固体火箭发动机裂纹流场的数值模拟

固体推进剂表面裂纹在对流燃烧的作用下可能会引起裂纹扩展,即使裂纹不扩展,它也增加燃烧表面积,影响发动机燃烧室流场分布,因此,确定裂纹内的压强变化情况及裂纹内火焰传播情况,无论对于裂纹扩展的研究还是对于发动机整个燃烧室内流场的研究都具有重要的意义.采用NND差分格式,对含裂缝推进剂裂纹内的燃气压强随外界条件的变化情况和裂纹内部火焰传播情况进行了仿真计算,得到了不同增压梯度,不同裂纹尺寸情况下,固体火箭发动机裂纹内流场的分布情况,并分析总结出不同因素对裂纹流场的影响规律.     

纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究

综述了纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究, 重点介绍了纳米燃烧催化剂的制备、对固体推进剂组分(RDX、 AP、 NC/NG等)热分解的催化作用及其对固体推进剂燃烧性能的催化作用研究情况, 并对纳米燃烧催化剂今后的研究方向进行了展望.     

硝酸肼及硝酸肼基推进剂的研究进展

20世纪60年代,硝酸肼(HN)曾和高氯酸肼(HP)、二高氯酸肼(HP2)、高氯酸羟胺(HAP)、硝仿肼(HNF)等化合物一起成为有希望替代高氯酸铵(AP)的新型含能材料, HN虽然比AP生成焓高, 燃气相对分子质量小, 但由于推进剂燃烧特性不良等缺点而未能应用.近来, HN以其低特征信号和低污染特性再度成为固体及液体火箭推进剂中受到关注的能量成分, HN推进剂的燃烧性能也获得了令人鼓舞的改善.介绍了HN、 HN基固体推进剂及HN单元液体推进剂的最新研究进展.     

固体推进剂燃烧表面温度及温度分布测试技术综述

阐述了固体推进剂燃烧表面温度及温度分布测试技术研究的重要意义,综述了技术水平处于世界前列的日、俄、美等国在该领域的研究现状,分析讨论了各自的优势和缺陷,认为固体推进剂燃烧表面温度及温度分布测试技术未来应走热电偶法和光学法相结合之路。     

双基固体推进剂裂纹开裂方向的研究

用粘弹性断裂力学的方法分析了三维板状试样固体推进刺材料的裂纹扩展特性,建立了三维固体推进剂材料的有限元模型,用最大能量释放率准则模拟了试样承受单向拉伸载荷时的裂纹扩展方向.在数值模拟中考虑了材料非线性及裂尖单元奇异性.通过有限元分析,得出了固体推进剂单向拉伸时裂纹扩展方向.结果表明,裂纹在与初始预制裂纹面成约20°～30°的角度方向传播,计算结果与试验结果吻合较好.     

固体推进剂燃气发生器燃烧规内视研究

应用Ｘ射线高速实时荧屏分析技术（ＲＴＲ）对燃气性器内固体推进剂的燃烧规律进行了内视研究，分析了推进剂药柱结构参数与内弹道性能之间的关系，运用图像处理技术，分析了Ｕ型结构药柱在燃烧过程中的级间转换现象及其影响因素和圆柱形装药燃烧与内弹道之间的关系。获得了在工作条件下推进剂记燃速和绝支炭化侵刨速率，为进一步优化装药及磁结构参数，提高燃气发生器工作可靠性提供了实验依据。     

固体发动机凝相燃烧产物研究综述

固体推进剂凝相燃烧产物对固体火箭发动机的性能具有重要影响。研究了固体推进剂凝相燃烧产物的研究进展,主要包括凝相燃烧产物的收集与实验诊断方法、物理化学特性、演化机理与模型、两相流数值模拟、燃烧效率优化方法。同时对现有研究中存在的局限性进行了讨论,并分析了未来的研究趋势。建议在以下几个方向开展系统深入的研究：包括建立更加精细的凝相产物收集系统和更加全面分析方法、构建推进剂配方与凝相燃烧产物特性间的关系、建立更加精准的凝相燃烧产物演化模型、探究燃烧效率优化方法。     

含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估综述

装药缺陷是影响固体火箭发动机安全工作的重要因素。为确保安全发射,需对装药缺陷所造成的发动机性能偏差进行分析,从而对发动机的工作性能作出评估。鉴于装药缺陷行为的复杂性,目前尚未建立起完善的评估体系。基于固体火箭发动机装药缺陷行为,综述裂纹和脱粘扩展的理论与试验研究方法,包括起裂准则研究、影响扩展的因素研究及推进剂材料断裂性能研究;分别从燃气进入裂纹的边界条件和燃气传播对裂纹扩展影响两方面,综述药柱裂纹与燃气相互作用机理的研究现状;为达到对含装药缺陷的固体火箭发动机完整工作过程进行数值仿真的目的,分别从燃面退移计算方法、流体-热-固体耦合计算方法和缺陷扩展计算方法3个方面,对含装药缺陷的固体火箭发动机数值计算研究进行了总结与分析,以期得到含装药缺陷的发动机工作性能数值指标,从而为发动机性能评估工作提供参考;对于装药缺陷行为研究及数值计算方法的发展作了展望,对我国含装药缺陷的固体火箭发动机性能评估工作提供一些有意义的启示。     

高能固体推进剂的研究进展

高能化始终是固体推进剂的研究热点。综述了国外固体推进剂高能化研究过程中在氧化剂、含能粘合剂、含能增塑剂和燃料添加剂方面的主要研究成果。结合国外发展现状,提出了高能固体推进剂技术未来发展的主要方向及重点。     

固体火箭推进剂的模拟低温点火冲击试验加载方法研究

固体火箭推进剂低温下点火瞬间高速加载的耦合作用可能会导致推进剂结构发生破坏,针对此问题,利用推进剂中止熄火的原理,设计了一种中止压力可控模拟点火冲击试验装置,以点火药燃烧产生的燃气对推进剂进行模拟点火冲击。点火压力根据药室容积和点火药量之间的计算公式确定,中止压力通过爆破片破片压力控制。通过对点火冲击过程的压力与时间和升压速率与时间关系曲线分析,得知点火压力和点火方式对点火药燃气的升压速率影响较大。多次重复试验表明：该加载方法中止压力可控,压力偏差<±5%;弱点火时升压速率为2 000 MPa/s,强点火时升压速率达到5 000 MPa/s, 高于通常发动机点火的升压速率;可作为固体火箭推进剂模拟低温点火冲击的研究手段。     

信息动态

高能化始终是固体推进剂的研究热点.综述了国外固体推进剂高能化研究过程中在氧化剂、含能粘合剂、含能增塑剂和燃料添加剂方面的主要研究成果.结合国外发展现状,提出了高能固体推进剂技术未来发展的主要方向及重点.     

平台燃烧推进剂的老化对其燃烧性能和力学性能的影响

介绍了国外对固体推进剂的加速老化试验。研究了６０℃下推进剂的老化对高燃速复合推进剂燃烧特征和力学性能的影响。探讨了加速老化试验时铅化合物燃速催化剂对双基推进剂燃烧性能的影响。研究结果表明，推进剂样品贮存二周后，燃速降低了近７％，发生平台燃烧的压力范围有所提高，其力学性能没有明显的变化。     

HTPB固体火箭推进剂启裂断裂韧性的试验测定

为研究软性材料的HTPB固体火箭推进剂的断裂韧性,采用多试样方法和J积分测试法,综合运用高速显微摄像,跟踪观测了含裂纹拉伸试样的启裂点.采用最小二乘法处理推进剂材料力学性能的离散性,测定了单边穿透裂纹拉伸试样启裂J积分值,该值为1.852 3kJ/m2.试验表明,HTPB固体火箭推进剂裂纹尖端的钝化现象明显,高速显微摄...     

固体推进剂固相组分的混合研究

研究了含固体组分的两相体系固体推进剂混合过程的特点。用固体组分的浓度、粒径及其分布等参量研究分析了改性双基推进剂代料的混合特点。根据实验结果，认为改性双基推进剂的混合过程属分散混合。固体推进剂的性能将取决于分散混合后固体颗粒的尺寸。     

固体推进剂采用的纳米材料的制备方法

综述了用于固体推进剂中的纳米金属粉、纳米燃烧催化剂、纳米炸药以及纳米含能复合粒子的制备方法及若干新进展，并对这些制备方法加以评述；提出了目前用于固体推进剂中的纳米材料制备中存在的主要问题。     

固体推进剂在压延生产中的燃烧

对固体推进剂在压延生产中产生燃烧的主要原因进行了分析与讨论,得出：机械冲击载荷能导致基体升温、含能颗粒受热分解,在一定条件下形成热点。在此基础上,研究了水分和温度对固体推进剂热点形成的影响,并提出了安全技术措施。     

硼在固体推进剂中的应用展望

对硼颗粒的点火和燃烧特性研究进行了简要的叙述, 结合硼颗粒点火和燃烧研究进展及其应用情况, 认为以下四方面将会促进硼在固体推进剂中的应用, 即固体火箭发动机整体级方案选用洁净固体推进剂技术、高性能火箭发动机技术、新材料合成技术的发展促进硼在固体推进剂中的应用以及硼在调节固体推进剂燃烧特性中所起的作用.     

利用火焰弯曲理论预测复合推进剂侵蚀函数的方法与应用

固体火箭推进剂的侵蚀函数目前还没有方便而有效的手段(无论理论方法还是实验手段)来获取,火焰弯曲理论能较好地揭示固体复合推进剂侵蚀燃烧现象,以此为基础,建立了火焰弯曲理论侵蚀函数方程,进一步求解得到随燃气流速变化的侵蚀函数。通过实例验证,该获取侵蚀函数的方法及获取的侵蚀函数具有较高的预示精度,满足工程计算要求,对于研究固体推进剂的侵蚀燃烧理论、获取固体火箭发动机侵蚀函数,以及提高固体火箭发动机内弹道预示精度,均具有重要的实际应用意义,该方法仅适用于AP复合推进剂。     

基于粘聚区模型的推进剂开裂数值仿真

为了研究复合固体推进剂裂纹开裂过程,利用粘聚区模型理论构建了复合固体推进剂断裂过程的物理和数学模型;推导了粘聚区单元的有限元离散格式;结合ABAQUS二次开发技术对裂纹扩展过程进行了数值仿真,获得了HTPB推进剂Ⅰ-Ⅱ型裂纹扩展过程中的裂纹扩展路径和裂尖应力变化情况.分析了粘聚区本构参数对仿真结果的影响,确定了其取值范围.将仿真和实验对比,结果表明所建立的数值仿真方法可以较为准确地模拟复合固体推进剂裂尖的损伤应力场,以及预测裂纹扩展路径;粘聚区模型可以为固体推进剂装药完整性和安全性分析提供可靠的分析计算方法.     

含硼的固体燃料

介绍了国内外有关含硼推进剂的研究状况，着重离含硼推进剂具有能量特性优良，燃气“洁净”等特点，对硼存在不易点火和燃烧的问题，提出了改善其燃烧性能的主要技术途径，可供深入研究含硼推进剂参考。