脉冲爆震火箭发动机模拟运动的初步探索性实验研究

实验进行了火箭式脉冲爆震发动机系统在发射架上的模拟运动,发动机以汽油为燃料、压缩空气为氧化剂,并由自行研制的带有PLC可编程控制器装置控制发动机的点火频率和油气供给.对发动机系统运动模型做了实验研究,用高速摄影机测量了脉冲爆震发动机运动的位移并得到了发动机的冲量和比冲.     

金属氢化物对混合推进剂性能的影响

介绍了金属氢化物(MH)对混合推进剂性能的影响,MH对混合推进剂性能具有一定的改善作用,尤其是某些MH能够显著提高混合推进剂比冲。指出MH混合推进剂技术将是推进剂的一个重要研究和发展方向,强调使用MH有益于推进剂性能的提升,但MH分解释放的金属(M)和H2聚集在大气层中,导致大气层污染,应引起有关研究机构的重视。     

太阳能热推进系统流场和性能计算

利用FLUENT计算流体软件,建立太阳能热推进系统内部工质流体(氢气)流动模型,根据太阳能热推进系统地面试验的运行情况和结构参数,对氢气在热推进系统内部的流动、传热现象进行了数值仿真研究,对系统内部流场结构和传热机理进行探讨;同时,研究了喷管收敛半角、扩张半角及喉管直径对太阳能推进系统性能的影响。研究结果表明,太阳能推进器的结构参数对系统性能影响较大,收敛半角对太阳能热推进系统的比冲影响不明显,对质量流量和推力的影响较明显;在其他参数一定的情况下,存在一组最佳结构参数:扩张半角oθpt=60°,喉管直径Dopt=2 mm,对应于最佳比冲Isp=803 s。     

圆柱形阳极层霍尔推进器的工作特性与离子束流研究

主要对圆柱形阳极层霍尔推进器进行实验研究,得到推进器的工作特性、离子束分布、束流中电子的含量等结果。并且给出圆柱形阳极层霍尔推进器的最佳工作参数:工作电压在700~1000 V之间,电流在0.15~0.65 A,气体流量低于8 ml/min。从离子束流的径向分布可知:高电压、低电流、小气量时离子束的发散角较小。     

电推力器的比冲及其选取

根据电推力器的性能特点,给出了国际单位制下电推力器比冲的表达式和单位,结合电推进系统在航天器上的应用,讨论了诸因素对电推进系统最佳比冲的影响以及电推力器比冲的选取.     

喷管形式和环境压力对PDRE比冲的影响研究

采用数值模拟和实验的方法研究不同喷管形式(收敛型,扩张型和收敛扩张型)和环境压力对火箭式脉冲爆震发动机(PDRE)比冲的影响。数值模拟中采用有限速率化学反应模型,通过二阶迎风格式差分逼近二维欧拉方程,数值计算结果表明收敛型喷管对比冲的增益最大(17.20%),环境压力为0.5 atm时比冲最大。不同喷管形式的实验中利用推力传感器测量得到比冲,结果同样表明收敛喷管的比冲增益最大(18.67%),且数值模拟和实验的结果基本吻合。分别采用理想性能模型和热力循环模型研究环境压力对PDRE比冲的影响。结果表明,在环境压力小于1 atm时,两种模型的分析和数值模拟均呈现不同的结果,因此低压环境下发动机的比冲影响规律有待进一步实验验证。     

4H,8H-双呋咱并[3,4-b:3′,4′-e]吡嗪(DFP)有机双胺盐的合成及性能研究

为改善4H,8H-双呋咱并[3,4-b:3′,4′-e]吡嗪(DFP)结构存在的酸性问题,以DFP和有机胺为原料,合成了DFP的氨基胍盐(DAGDFP)、氨基脲盐(DSDFP)、1,3-二氨基胍盐(DBAGDFP)、脒基脲盐(DGUDFP)、胍盐(DGDFP)、缩二胍盐(DBGDFP)、三氨基胍盐(DTAGDFP)等7种有机双胺盐化合物;通过核磁共振谱、红外光谱和元素分析对其结构进行了表征;采用DSC和TG法分析了目标化合物的热性能;采用BAM标准方法测试了机械感度;通过Kamlet-Jacobs方程和最小自由能法分别计算了DFP双胺盐的爆轰参数和单元推进剂的燃烧性能。结果表明,DFP双胺盐热稳定性良好,撞击感度均大于40J,摩擦感度均大于360N,为钝感含能离子盐;DSDFP热分解温度为273.4℃,理论爆速为7891m/s,爆压为27.07GPa,比冲为2352N·s/kg,特征速度为1462.9m/s,爆轰性能优于TNT,比冲和特征速度较偶氮四唑胍盐(GZT)大幅提高,有望应用于气体发生剂和固体推进剂等。     

再生冷却电弧加热发动机性能研究

采用再生冷却技术设计了一种新型电弧加热发动机。介绍了发动机的本体结构、实验系统、参数测量系统及小推力测量系统。采用氩为推进剂,在真空室中进行了发动机的性能实验。电弧加热发动机的比冲大约为1372～1764m/s,其比冲随流量的增大而减小,随功率的增大而增加;发动机效率大约为30%～57%,其效率随流量的增大而增大,随功率的增大而减小。     

推进剂加注量对发动机工作的影响

分析了造成推进剂加注量增大的一些原因,并定量分析了推进剂加注量对发动机工作的影响。     

P(BAMO-r-AMMO)在推进剂中的应用

以3,3′-双叠氮甲基环氧丁烷-3-叠氮甲基-3′-甲基环氧丁烷无规共聚物(P(BAMO-r-AMMO))为高分子预聚物,通过能量计算优化配方组成,制备了固含量为80%的P(BAMO-r-AMMO)基热固性复合推进剂。采用最小自由能法对3种配方进行了能量计算,用表界面张力仪、氧弹式量热仪、差示扫描量热仪(DSC)和静态拉伸试验测定了样品的密度、爆热、玻璃化转变温度(Tg)和力学性能。结果表明,该复合推进剂在10MPa压强下的标准理论比冲可达275.43s,密度为1.7924g/cm3,爆热达6 124kJ/kg,Tg为-50.80℃,拉伸强度为1.24MPa,断裂伸长率为21%,高于相同配方下端羟基聚丁二烯(HTPB)基和聚叠氮缩水甘油醚(GAP)基热固性复合推进剂,较HTPB基和GAP基热固性复合推进剂有更优良的综合性能。