液体推进剂液滴电点火特性的实验研究

为了研究HAN基液体推进剂电点火特性,设计了液体推进剂液滴低压电加热点火模拟试验装置,利用高速录像系统,观测了HAN基液体推进剂LP1846单滴在不同电加热速率下的点火特性,结果表明,LP1846液滴在通电时主要经历四个特征过程,即:蒸发过程、周期性膨胀收缩过程、热分解过程和着火燃烧过程,且在膨胀收缩过程中伴有微爆现象发生。电压加载速率从80 V.s-1增大到140 V.s-1过程中,液滴着火延迟期从0.82 s变为0.62 s,呈线性缩短,且着火时火焰越明亮。     

新型HAN基液体推进剂EMP-01液滴电点火特性

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP-01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V·s^-1的工况下,研究了EMP-01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20～246.37 V·s^-1时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP-01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V·s^-1时,EMP-01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49～246.37 V·s^-1时,随着电压加载速率增加,EMP-01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。     

硝酸羟胺基绿色推进剂研究进展

硝酸羟胺（HAN）基推进剂具有能量高、安全钝感和燃烧产物绿色无毒等优点,在推进系统连续启动和推力调节等操作方面具有一定优势。综述了HAN基液体推进剂、HAN基凝胶推进剂和HAN基固体推进剂的配方组成、分解特性、点火燃烧性能及相关的应用技术状况。提出了今后的研究重点：制备HAN基液体推进剂用高性能催化剂床,同时发展电点火为可靠点火方式;改善HAN基凝胶推进剂点火性能,加快工程化应用;探究HAN基固体推进剂燃熄可控机理,突破大规模推进系统应用瓶颈。     

HAN基液滴在富含水蒸汽环境中着火、燃烧特性研究

本文采用挂滴装置和高速摄影系统研究了HAN基液体发射药LP1846单滴在富含水蒸汽高温环境中着火、燃烧的特性.给出了液滴从受热到燃尽全过程的时间序列照片,定量测试液滴着火、燃烧的特征参数,并分析了环境条件对特征参数的影响.探讨了液滴的微爆机理.建立了液滴着火的简化工程计算模型,计算值与实测值吻合较好.研究结果对分析再生式液体发射药火炮内弹道过程有参考价值.     

HAN基液滴在富含水蒸气环境中着火、燃烧特性研究

本文采用挂滴装置和高速摄影系统研究了HAN基液体发射药LP1846单滴在富含水蒸气高温环境中着火、燃烧的特性。给出了液滴从受热到燃尽全过程的时间序列照片，定量测试液滴着火、燃烧的特征参数，并分析了环境条件对特征参数的影响。探讨了液滴的微爆机理。建立了液滴着火的简化工程计算模型，计算值与实测值吻合较好。研究结果对分析再生式液体发射药火炮内弹道过程有参考价值。     

HAN基电控固体推进剂的热分解和电导率特性

为了揭示硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(ECSP)可靠点火和燃烧调控机理,采用热重-差示扫描量热-质谱(TG-DSC-MS)联用技术和阻抗-频率扫描方法分别研究了ECSP的热分解行为、热分解产物以及压力与温度对电导率的影响。结果表明:与纯HAN溶液相比,ECSP的热稳定性提高,初始分解温度提高11℃,高温放热峰峰温后移24℃,热分解历程变长。结合ECSP的热分解行为与产物质谱曲线,发现HAN基ECSP的热分解历程主要分为三步:HAN发生热分解反应;HAN的热分解产物和未分解的HAN与聚乙烯醇(PVA)发生相互作用;ECSP中剩余其他组分发生热分解。ECSP的电导率在低频率范围(0～1000 Hz)内急剧增加,但随着频率的增加,在高频率范围(大于1000 Hz)内趋于恒定。随着压强和温度的增加,ECSP的电导率增加。当温度增加到150℃时,ECSP在高频率范围的电导率与125℃时相比降低2.92%。     

HAN基水下单元推进剂性能研究

采用平衡常数法计算了不同配方下硝酸羟胺(HAN)基水下单元推进剂D1(含二氧杂环己烷)的燃气组成及能量示性数;在液体再生式密闭爆发器中对D1进行了燃烧实验,定性分析了不同装填密度对燃烧性能的影响;对D1、LP1846、OTTOⅡ-三种推进剂的能量特性和水面航迹进行了分析比较。结果表明,D1的理论比冲和特征速度可分别达到2343.53 N.s.kg-1、1466.32 m.s-1,较LP1846(2157.99 N.s.kg-1,1341.04 m.s-1)、OTTO-Ⅱ(2038.52 N.s.kg-1)高;D1水溶性产物占燃气摩尔总数的77.7%,水面航迹较OTTOⅡ-小,具有较好的隐蔽性。     

氧化剂包覆硼颗粒对硼基推进剂点火燃烧特性的影响

选取高氯酸铵(AP)、硝酸铵(AN)、硝基胍(NQ)、奥克托今(HMX)4种氧化剂,采用重结晶法包覆硼(B)颗粒,制取了相应的B基推进剂样品。利用热重-差示扫描量热及激光点火试验系统研究了不同氧化剂包覆对B基推进剂点火燃烧特性的影响,设置机械混合样品作为对照组。结果表明,AP的包覆会使样品发生低温急剧燃烧,从而促进硼颗粒的低温氧化,有效缩短样品的点火延迟时间至330 ms。与机械混合样品进行对照发现,包覆是产生低温急剧燃烧现象的重要原因。AN包覆的B基推进剂样品具有更低的起始反应温度,为327.6℃,但其整体放热性能较差,平均燃烧温度仅为642.8℃。NQ、HMX的包覆能有效提高B基推进剂的燃烧强度,缩短燃烧时间。其中,NQ有利于提高燃烧强度的峰值;而HMX则更有利于整体燃烧强度的提升,其包覆使B基推进剂燃烧时间缩短为2750 ms,平均燃烧温度达到845.5℃,放热量提高至9968 J·g~(-1)。     

压力对纳米铝粉/RDX混合物聚光点火燃烧特性的影响

铝粉和黑索今(RDX)是固体推进剂领域重要的金属燃料和含能氧化剂。利用中压聚光升温点火实验台进行了不同压力(0.1,0.4,0.7,1.0,1.3 MPa)下纳米铝粉/RDX混合样品的点火燃烧试验,采用高速摄影仪、双色红外测温仪和光纤光谱仪研究了样品的燃烧过程。结果显示,样品点火前存在一个明显的受热蒸发阶段,点火后火焰发展阶段的持续时间明显小于衰退阶段。常压下的燃烧过程伴有橙黄色火星。压力高于常压时火焰呈白炽态。提高环境压力能有效增加燃烧强度,但过高的压力对火焰发展有一定的抑制作用。压力升高,蒸发阶段和点火重叠明显,点火延迟时间显著缩短。基于实验条件,常压下样品的点火延迟时间为1004 ms,最高温度为1239℃。压力升高至1.3 MPa时,样品的点火延迟时间缩短至319.2 ms,最高温度升高至1441℃。常压下样品燃烧不完全,导致自维持燃烧时间最短,为280 ms。压力高于常压时,自维持燃烧时间随压力的升高而减小。     

HMX含量对丁羟四组元推进剂团聚及凝聚相燃烧产物的影响

奥克托今(HMX)作为含能材料在能够提高推进剂能量性能的同时可改变推进剂的燃烧过程,广泛用于固体推进剂中。为了研究HMX含量对推进剂点火、燃烧、团聚和凝聚相燃烧产物特性的影响,采用推进剂燃面拍摄、激光点火以及凝聚相燃烧产物收集方法对HMX含量在0%～10%范围内的典型四组元推进剂进行试验研究。结果表明：随着HMX含量由0%增加到10%,推进剂的点火延迟时间由191 ms增加到286 ms,推进剂的燃速和压强指数均减小,凝聚相燃烧产物的体积平均粒径D₄₃由48.1μm增加到138.3μm。含10%HMX的推进剂燃面上铝的团聚程度最大,而含8%HMX的推进剂凝聚相燃烧产物中活性铝的含量最高。     

液体推进剂LP1846点火的分歧分析

提出了一种新的液体推进剂点火判据的分析方法──分歧分析法。根据ＬＰ１８４６挂滴实验提出了点火模型，模型中考虑了化学反应、热辐射对能量的贡献，给出了能量方程及浓度变化方程。文中认为点火是一种突变现象，应用分歧理论求出了相应的点火判据。通过对点火判据的分析，表明理论与实验符合得较好。     

HAN基液体发射药电点火参数的实验研究

在两级电点火装置上，和高压脉冲电源进行了ＨＡＮ基液体发射药的电点火实验，实验研究了实现无电弧点火，限制电弧放电所需的电源特性参数及点火结构参数，其结果为液体发射药电点火器设计提供了依据。     

LP1846液滴在酒精火焰中的燃烧研究

该文研究了初始直径为1.8～2.4mm的LP1846单滴,在950C的酒精火焰中汽化、分解、燃烧的特性,给出了液滴从进入火焰到燃尽全过程的时间序列照片.定量测试了液滴的着火延迟期、生存期以及液滴直径随时间的变化关系,并计算了液滴表面积平均减小速率.     

HAN基液体发射药液滴燃烧的简化模型

针对ＨＡＮ基液体发射药的ＬＰ１８４６液滴的燃烧特点，建立相应的分区简化模型。在一些简化假设的基础上，找到了液滴质量燃速的近似解析解。理论计算值和实验数据吻合较好。     

HMX单元推进剂激光点火特征参数计算方法

为了简化激光作用下固体推进剂点火特性参数的计算,分析了以激光为点火源的固相反应模型点火机理,将其分为吸热热解、边界层气相掺混与快速化学反应三个阶段。建立了一种预测阶段性激光点火延迟时间和点火温度的特征参数近似计算模型,利用该方法对HMX单元推进剂在三种不同的激光入射强度(45,76,170 W·cm-2)下的点火过程进行了计算,该模型计算的点火延迟时间与点火温度与固相点火模型相比之间的偏差分别为3.8%,8.1%,11.5%与1.23%,0.87%,0.98%。     

硝胺单元推进剂燃速的理论计算

在火炸药燃速预估模型的基础上，分析了硝胺单质炸药的热分解特征，提出了硝胺单元推进剂燃烧初期热分解机理的有关假说，并将气相分解产物分类为氧化剂、还原剂、可裂解自由基和惰性基团，进而提出了硝胺单元推进剂燃速和压力指数公式．运用该公式可从化学结构出发计算硝胺单质炸药的燃速和压力指数．通过十种不同类型硝胺单元推进剂燃速的实际计算表明，理论值与实测值十分一致．由此讨论了影响硝胺单质炸药燃速与燃速压力指数的化学结构因素．     

碳对无定形硼颗粒的点火燃烧特性影响

碳是硼一次燃烧产物的主要成分,对硼的二次点火燃烧有重要的影响。采用热重差示量热扫描(TG-DSC)、X射线衍射(XRD)和激光点火试验系统研究了不同配比的碳对无定形硼颗粒点火燃烧特性的影响。试验采用的硼、碳混合样品碳含量分别为0%、10%、20%、50%和100%,结果表明,碳的添加降低了样品加热过程中的增重量。碳含量对加热过程的影响是复杂的。当样品的碳含量不大于10%,样品的氧化反应推迟,放热量增加。当样品的碳含量进一步升高,又会使样品的氧化反应提前,放热量减少。在氧气气氛下,随碳含量的增加,样品的燃烧峰值强度减弱,燃烧时间从2436 ms增加到2909 ms,但碳对样品的点火时间的延迟较小,最多不超过3 ms。样品燃烧产物呈黑色块状固体,主要成分有氧化硼和单质碳等。对样品燃烧产物的分析表明,样品的点火燃烧反应并不充分。     

单组元粉末发动机内流场数值模拟研究

为了研究粉末发动机的工作特性,建立了以火药颗粒为燃料的单组元粉末发动机理论模型,采用CE/SE方法对粉末发动机内流场进行数值模拟。分析了初始颗粒粒径、初始固相体积分数以及堵盖对粉末发动机燃烧过程的影响。计算结果表明:颗粒初始粒径的减小和固相初始体积分数的提高均能提高发动机燃烧室内的压力; 固相体积分数对发动机内温度峰值影响不大; 在点传火阶段,堵盖能提高点火压强,堵盖打开压力越大,增压越明显。