老化对丁羟推进剂燃速性能影响的试验研究

试验研究了贮存老化对HTPB复合固体推进剂燃速性能影响。分别采用自然老化和加速老化的试验方法,对HTPB推进剂在贮存过程中燃速的变化规律进行了对照分析。自然老化采用库房中贮存的方坯,加速老化采用热加速老化方法,燃速测定为水下声发射方法。试验结果表明,HTPB推进剂在贮存过程中燃速有随时间下降趋势,但变化不明显。自然老化与加速老化结论比较一致,具有可比性,这初步表明加速老化试验可以用于推算HTPB推进剂的燃速老化性能,所获得结论可以为固体火箭发动机进一步寿命评估作参考。分析了老化过程引起燃速性能变化的2种机理:化学老化引起的推进剂组分分解和物理老化引起的裂纹和空洞。前者使燃速产生减小的趋势,后者使燃速有增加的趋势,但总体而言,化学老化是主要的,老化的长期效应是燃速略有减小。     

双基推进剂在湍流剪切流中侵蚀燃烧的气动热化学模型

本文发展了一个双基推进剂侵蚀燃烧的综合气动热化学模型,分析中包括了对燃烧过程的详细模拟,在气相反应中同时考虑了化学动力学作用与扩散作用,并以三种反应来代表嘶嘶区和终焰区(包括暗区和明亮火焰区)的情况。瞬态偏微分控制方程组采用费弗(Favre)平均以考虑变密度影响。湍流反应边界层模型由两方程(k—ε)湍流闭合模型和费弗平均后的诸守恒方程组成。控制方程组由数值方法求解。对一种不含催化剂的双基推进剂的侵蚀燃速的理论计算结果与布立克(Burick)和奥斯本(Osborn)的实验结果相比较吻合得很好。计算的边界层内温度分布正确地描述了双基推进剂的燃烧特点。理论分析表明,侵蚀燃速增大的主要机理是湍流加强了嘶嘶区内的传递特性和化学反应,导致对燃烧表面热量回传增加的结果。     

复合固体推进剂的侵蚀燃烧:机理、关系式和在装药设计中的应用

一、引言固体火箭发动机装药与内弹道的优化设计和性能予示都需要准确计算推进剂在发动机实际工作条件下的燃速,对于内孔燃烧的装药主要就是侵蚀燃速。计算推进剂的侵蚀燃速一般有三种方法可供选择:     

数字图像技术在燃速测量中的应用

针对目前燃速测试方式的不足，应用数字图像技术，提出了一种测试燃速的新方法，并以双铅－2固体推进剂在静态条件下的燃速测量对系统进行了检验。结果表明，使用这种方法，可以得到固体推进剂中每个长度部分的燃速数据。     

考虑热辐射作用的燃速相关性

本文以复合固体推进剂凝相燃烧模型为基础,发展了一种考虑热射辐对燃面作用的理论模型,得到了预示药条、缩比和全尺寸发动机燃速相关的半经验方法。对外加热辐射的四种复合推进剂和三种复合推进剂的药条、φ152mm与φ300mm发动机的燃速相关性进行了预示,结果与实验值相一致。该燃速相关方法可用于工程设计。     

固体推进剂燃速的超声波测量

为了实时测量固体推进剂燃速与燃烧室压强的关系,利用超声波数据采集卡搭建了超声波实时燃速测量系统,通过调节点火药量和密闭燃烧器容积可以调节密闭燃烧器的压强范围.经过实验得到了低压范围内的实时燃速数据以及燃速与压强的对应关系.结果表明,利用超声波燃速测量系统可以一次性获得给定压强范围内的实时燃速;燃面附近的高温层会使厚度测量值偏小,对燃速测量没有影响;在点火初期,燃面高温层建立的非稳态过程影响超声波声速;在接近试件燃尽的时刻,推进剂两个端面的回波信号产生干扰.     

航天7416厂研制成功新型发射燃速测试仪

中国航天科技集团公司第四研究院7416厂自主研制的新型复合固体推进剂水下高压声发射燃速测试仪成功交付客户,并已完成现场安装验收,正式投入使用。该设备填补了我国在固体推进剂燃速综合测试方面的空白。     

使用寿命预测累积损伤主曲线法的研究

目的研究固体火箭推进剂药柱贮存使用寿命预测的理论与方法．方法采用非接触测试技术和热加速老化累积损伤法,实测得出药柱空穴率随老化时间变化的等温线,根据时温等效原理求得使用寿命预测粘弹性主曲线．结果与结论预测得出ＨＭＸＣＭＤＢ固体火箭推进剂药柱的使用寿命．由于该方法中药柱贮存失效的临界点是实测的,所以大大地提高了火箭推进剂药柱使用寿命预测的精度．     

基于超声回波的推进剂动态燃速测量系统设计

推进剂动态燃速是固体火箭发动机主要的内弹道参数,针对推进剂静态燃速测量均值难以评估推进剂动态性能的问题,提出一种基于超声回波反馈的动态燃速测量系统设计方案.以FPGA为逻辑控制器,采用场效应管实现高速高压超声脉冲的发射;应用两级隔离,将高压发射脉冲与回波采集电路进行隔离;利用SPI配置模式高集成度、低功耗的AD9271...     

用中止燃烧法测定嵌银丝装药的燃速比

轴向嵌长金属丝装药的燃面和性能计算需要较准确的燃速比随压力变化的经验公式。本试验采用接近发动机实际工作状态的中止燃烧试验方法,对某复合推进剂嵌银丝的装药进行了常温条件下燃速比的测定,试验压力范围为25～158公斤/厘米~2。试验结果表明燃速比随压力的变化很符合指数变化规律;试验结果还表明,当压力缓慢地有大幅度变动时,嵌银丝装药锥孔燃面的母线直线度很好。这些结果为用解析法进行燃面计算提供了依据。     

纳米材料对发射药的影响及身管延寿作用

为了提高武器身管的使用寿命,以某型号枪用双基球扁发射药为研究载体,对纳米材料在发射药中的添加方法进行了研究,并研究了纳米材料对发射药的制造工艺、内弹道、抗烧蚀性、燃烧完全性及燃烧性能等特性的影响,制备了满足内弹道指标的含纳米材料的发射药.进行了使用含纳米材料发射药和制式发射药的身管高、低、常温全寿命及超寿命对比实验,对...     

硝酸铵对炮口焰的影响研究

从理论上研究了硝酸铵对发射药燃烧产物组成的影响;采用高速摄影仪进行炮口焰拍摄,采用炮口焰面积、炮口焰最大直径、积分光密度对炮口焰进行表征.研究结果表明:在发射药中加入硝酸铵,可以明显降低燃烧产物中可燃气体含量,减小炮口焰;配方中,硝酸铵含量为70%时,与单基药相比,可燃性气体含量降低了98.4%.混装发射药中硝酸铵含量达到25%时,与制式药相比,炮口焰面积减小了44.7%,最大直径减小了31.4%,积分光密度减小了44.7%.     

变燃速发射药微观结构及对燃烧的影响

对双层结陶变燃速发射药微观结构进行了研究,讨论了银纹的存在及其特征性,提出了银纹的作用机理．通过扫描电镜,可以观察到银纹厚度随温度的变化;通过密闭爆发器试验,对经高低温处理后的发射药燃烧性能和原样的燃烧性能进行比较;在某口径火炮上进行内弹道试验,分析其高温、低温、常温内弹道性能．通过银纹厚度随温度的变化,调整发射药的燃烧面积,使变燃速发射药具有所希望的能量释放规律．实验结果表明了银纹原理的正确性、银纹的稳定性及银纹的存在使双层结构变燃速发射药具有明显的低温度系数．     

电场对种子影响的时效性分析方法及应用

针对以往生物信息综合评价中生物效应指标权重确定困难、忽视指标个性信息等弱点,应用非参数广义数据包络分析方法给出了一种综合评价电场强度对植物种子影响时效性的分析方法,该方法不仅考虑了种子的个性信息,而且还克服了确定指标权重的困难。应用该方法研究了电场对小麦种子影响的时效性。研究结果表明,在0.5~6.0 kV/cm场强范围内,小麦种子幼苗形态指标随电场强度增加呈现振荡性变化,并且随着贮存时间的延长其显著性慢慢消失。     

HAP三组元燃料旋转燃烧室振荡燃烧外部激励研究

研究了HAP三组元燃料的旋转燃烧室热分解过程中的振荡燃烧激励问题。根据燃烧机理，探讨了影响振荡燃烧的因素和稳定燃烧的条件，从系统的角度分别对三组元的比例变化和流量的变化两个方面进行了分析讨论，指出了引起燃烧室压力波动的原因是三组元的比例变化和系统振荡耦合。根据分析结果改进了实验系统中的有关关键部件。后续热分解试验消除了振荡燃烧现象，证明了分析的正确性。所提供的理论分析方法、分析结论和试验改进方案可以直接应用于产品设计和试验。     

抑爆器缓冲器的平衡压力试验研究

抑爆器是工业、仓储等常用的重要安全设备。缓冲器作为自产气式抑爆器的动力源,其平衡压力影响着腔内推进剂的燃烧速度,推进剂的燃烧速度决定了抑爆器喷粉效果,从而决定了抑爆器的抑爆能力。为了有效控制缓冲器的平衡压力,通过实验测试,对测试结果拟合得出计算平衡压力的半经验公式。在设计缓冲器时可以通过该半经验公式计算缓冲器的平衡压力。     

Determination of Pressure Profile During Closed-Vessel Test Through CFD Simulation

Two-phase flow modeling of solid propellants has great potential for simulating and predicting the ballistic parameters in closed vessel tests as well as in guns. This paper presents a numerical model describing the combustion of a solid propellant in a closed chamber and takes into account what happens in such two-phase, unsteady, reactive-flow systems. The governing equations are derived in the form of coupled, non-linear axisymmetric partial differential equations. The governing equations with customized parameters are implemented into Ansys Fluent 14.5. The presented solutions predict the pressure profile inside the closed chamber. The results show that the present code adequately predicts the pressure-time history. The numerical results are in agreement with the experimental results. Some discussions are given regarding the effect of the grain shape and the sensitivity of these predictions to the initial pressure of the solid propellant bed. The study demonstrates the capability of using the present model implemented into Fluent, to simulate the combustion of solid propellants in a closed vessel and, eventually, the interior ballistic process in guns.     

热老化的填充橡胶本构关系

为描述填充橡胶材料的力学行为随温度和老化时间的变化规律,基于一阶Ogden模型提出了含热老化参数的本构关系.研究表明,Ogden模型中参数α在热老化初期几乎不随热老化条件变化.采用老化温度和老化时间叠加原理确定了热老化过程控制材料刚度变化的活化能,进一步通过Arrhen ius平移因子建立了时间温度相关的半经验本构关系,并应用于材料的疲劳性能研究.试验测试表明,在考虑疲劳过程热老化效应情况下,裂纹扩展速率与应变能释放率的关系符合Paris公式,而且考虑热老化效应计算得到的疲劳失效寿命比未考虑热老化效应的计算更接近试验结果.