推进剂燃烧火焰温度CARS测试技术问题的探讨

论述了推进剂燃烧CARS(Coherent Anti-Srokes Raman Scattering)测温中烟尘及其产生的碎片C2基和激光强度对测温的影响,探讨了时间分辨率和空间分辨率对推进剂燃烧测温的重要性,表明研究推进剂火焰烟尘对CARS测温精确度影响的必要性,实现高时空分辨率的重要性。     

用照度计测定固体推进剂燃烧的火焰温度分布

本文介绍了用照度计测定固体推进剂燃烧火焰温度分布的原理、方法和装置。用标准温度灯验证了该测试系统。在常压、室温下测定了两种双基推进剂和一种复合推进剂的燃烧火焰温度分布。实验指出:双基推进剂的燃烧火焰温度分布符合稳态的燃烧模型,而复合推进剂燃烧的多次实验证明:在火焰相对长度20％和80％附近分别存在两个高温燃烧区;在火焰相对长度40％附近,存在着低温燃烧区。     

固体推进剂燃烧波温度分布及其微分

对推进剂燃烧温度分布的重要意义及其理论值做了较详细的论述，并详细介绍了燃烧波温度分布及其微分的测试技术、测试结果及数据处理方法。     

推进剂火焰烟尘对CARS测温精确度的影响

采用透过率(激光透过率、可见光透过率)表征推进剂火焰烟尘的量,以理论计算温度作为CARS(Coherent Anti-Stokes Raman Spectrometry)测温的相对标准温度,并将测得的CARS温度与热电偶温度进行了对比。通过研究CARS温度和理论计算温度的差值与透过率的相关性得到烟尘对CARS测温的影响规律：CARS测温的偏差随着推进剂火焰中烟尘量的增加而增大;推进剂火焰烟尘对CARS测温精度的影响规律基本呈线性关系。     

初温为100℃时双基系推进剂的燃烧特性分析

利用俄国Ｆｌａｍｅ数据库中若干个具有１００℃（初温）燃速值的双基系推进剂配方及其它数据资料，分析了初温为１００℃时双基及改性双基推进剂的燃烧特性及组分对燃烧特性的影响。     

CARS系统同步脉冲控制研究

应用自行研制的时序控制器,用于CARS系统激光发射和数采系统同步脉冲控制。应用研制的时序控制器实现了单脉冲宽带CARS技术,同时也提高了多脉冲信号采集的信噪比。     

高效含能燃烧催化剂对双基推进剂燃烧性能的影响

研究了含能有机铅、铜盐即3-硝基-1,2,4-三唑-5酮(NTO)和4-硝基咪唑铅、铜盐及其复配体系对双基推进剂燃烧性能和燃烧残渣率的影响.结果表明,NTO和4-硝基咪唑铅、铜盐及其复配体系均可明显提高双基推进剂的燃速,降低推进剂的压强指数;NTO和4-硝基咪唑铅、铜盐与炭黑形成的铅/铜/炭燃烧催化剂复配体系使双基推进...     

复合改性双基推进剂燃烧性能研究

采用近距摄影、扫描电镜、电子能谱、X-射线衍射等多种技术,对CMDB（复合改性双基）、Al-CMDB、Mg／Al-CMDB推进剂燃速和火焰结构进行了研究。结果表明,在CMDB推进剂中添加A1、Mg／A1等金属燃料,改变了火焰结构;Mg／Al合金可提高金属燃料Al粉的燃烧效率。     

一种高能固体推进剂定压燃烧温度的确定方法

根据推进剂爆热与燃烧温度的正相关性,提出高能固体推进剂实际定压燃烧温度的确定方法;阐述并明确了爆热末态产物为准稳态非绝对稳态(自由能最小)的事实;根据高温燃烧产物降温到298K确定了爆热末态燃烧产物,计算了推进剂理论定压爆热;测试不同样品质量的推进剂爆热,得到最大爆热值作为推进剂的实际定容爆热;通过测试定容爆热实验末状态的实际温度和压强,建立了定容爆热末状态燃气摩尔数的测试方法,获得了实际最大定压爆热。结果表明,根据爆热效率得到某高能推进剂在6.86MPa、10MPa、15MPa和20MPa下的实际能达到的最大定压燃烧温度分别为3598.02K、3636.40K、3675.54K和3702.82K,20MPa下的温度误差最大为252.28K,该值低于传统测温技术的误差。因此通过爆热间接确定高能固体推进剂的实际定压燃烧温度是合理的。     

宽带CARS在诊断固体推进剂燃烧场中的应用

为了测量固体推进剂燃烧场温度和氮气组分的浓度,建立了10 Hz重复频率运转的宽带CARS实验系统.结果表明,氮气CARS谱测量温度的相对不确定度优于4%;在较低浓度范围内,测量组分浓度的相对不确定度优于5%.采用宽带CARS技术测量了常压和2 MPa背景压力下固体推进剂燃烧场,获得了较高信噪比的单次脉冲氮气CARS实验谱,用CARS理论计算软件拟合CARS实验谱给出了固体推进剂瞬态燃烧场温度和氮气浓度随高度的分布.     

低燃速低燃温双基推进剂燃烧性能的调节

为调节低燃速燃温双基推进剂的燃烧性能(燃速及压强指数),探索铅、铜盐和碳黑等燃烧催化剂在该类推进剂中的催化效果,从理论燃温在900～1700K的低燃速双基推进剂中选出4种作为基础配方,分别加入不同种类的铅盐、铜盐及碳黑等燃烧催化剂,改变催化剂的加入量及搭配关系,进行了一系列试验研究。同时还研究了辅助增塑剂对推进剂燃烧性能的影响。结果表明,常规的铅、铜盐和碳黑等催化剂在低燃速低燃温推进剂中仍能发挥催化作用,作用效果与催化剂的品种及加入量相关,特别是使用复合催化剂时,对燃烧性能的调节更为有效。不同品种的辅助增塑剂对燃烧性能也有影响。     

钾盐对发射药静态燃烧烟焰性能的影响

为研究钾盐对发射药静态燃烧烟焰性能的影响,以含钾盐的发射药样品为对象,采用单幅放大彩色摄影法、微热电偶测温法以及双光路透射率系统,研究了硫酸钾(K2SO4)、硝酸钾(KNO3)、新型有机钾盐(DK、HK、LK、JK和PK)等对发射药燃烧时的火焰形貌、火焰峰温、烟雾可见光透光率的影响。结果表明,无机钾盐K2SO4对发射药静态燃烧火焰大小和峰温的抑制效果最好,但会使发射药静态燃烧时的烟雾可见光透过率大大降低;高氧含量的新型有机钾盐DK、HK及LK对发射药静态燃烧火焰大小和峰温有较好的抑制效果,并且含新型有机钾盐的发射药静态燃烧时的烟雾可见光透过率较高,3种含高氧含量钾盐(LK、DK和HK)的发射药的烟雾可见光透过率均大于50%;钾盐的粒径从104μm减小到5μm时,消焰效果得到提高,但烟雾可见光透过率的变化规律并不一致。     

低温感硝胺火药定容燃烧特性研究

采用小粒药作为冲击药在密封爆发器中研究了低温感（LTSC）高能硝胺包覆火药的燃烧特性,比较了不同温度,不同包覆层厚度条件下包覆药的燃烧特点,为判断包覆药是否具有低温感效果提供了实验基础。     

2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化作用

为了考察2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化效果以及探索其催化作用机理,用螺压工艺制备了含2,4-二羟基苯甲酸铋的推进剂样品,研究了2,4-二羟基苯甲酸铋对双基推进剂燃烧的催化性能。结果表明,2,4-二羟基苯甲酸铋对双基系推进剂的燃烧具有良好的催化作用,能显著提高推进剂的燃速,并大大降低压力指数,与少量碳黑复合后,对提高推进剂的燃速效果更明显,铋盐、铜盐与碳黑三元复合后,催化效果更优。用快速热裂解固相原位池／傅里叶变换红外光谱（RSFT-IR）联用装置研究了2,4-二羟基苯甲酸铋的热分解机理,发现2,4-二羟基苯甲酸铋在催化推进剂燃烧过程中的活性组分为Bi2O3。     

纳米级氧化铅对双基推进剂燃烧性能影响的研究

对纳米级PbO在双基推进剂中的应用进行了研究,结果表明,与普通PbO相比,纳米级PbO的催化作用区间向较低压力范围移动,且在4－10MPa内压力指数从普通PbO的0．42降至0．33,若与铜盐复配后压力指数则进一步降至0．1左右。炭黑同样可以提高含纳米级PbO推进剂的燃速。     

冷壁效应作用下双基药的燃烧特征

为研究冷壁效应作用下火药燃烧过程及其影响规律,采用常压燃烧实验和定容燃烧实验研究了双基药在壁面基体材料冷壁作用下的燃烧特性。结果表明,常压与定容燃烧条件下冷壁效应作用都会使双基药的燃烧变得不稳定,燃烧速率明显变慢,并在一定条件下燃烧熄灭并形成残药;随着基体材料热传导率的提高,冷壁效应作用效果逐渐增强,导致双基药燃烧时间延长,燃烧最大压力和燃烧速率都逐渐降低。     

双基发射药和混合硝酸酯发射药的热分解特性

采用C80微热量仪分析了等容条件下初始药量对双基发射药和混合硝酸酯发射药热分解性能的影响.结果表明,随着初始药量的增大,双基发射药的反应放热峰向低温方向移动,混合硝酸酯发射药的反应放热峰位置基本不变;双基发射药单位质量发热量和反应活化能均呈逐渐降低趋势,而混合硝酸酯发射药单位质量发热量和反应活化能保持在一较小范围内基本不变.这种差异由混合硝酸酯发射药中二缩三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)分解产生的过量甲醛引起.