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含硼富燃推进剂一次燃烧研究

在大量实验和理论分析的基础上,对含硼量为30%的含硼富燃推进剂一次燃烧进行深入地研究,为含硼富燃推进剂在型号应用奠定基础。(1) 含硼富燃推进剂燃烧机理研究。通过DSC、TG等详细分析HTPB、AP、AP/HTPB、B/HTPB、B/AP、B/AP/HTPB等组分或混合物的热解过程,结合SEM观察中断燃面,研究富燃推进剂的凝相反应机理;通过热电偶测温和火焰单幅照相技术研究含硼富燃推进剂火焰结构和燃烧波温度分布,研究含硼富燃推进剂气相燃烧。根据上述研究成果,以BDP模型为基础,建立含硼富燃推进剂稳态燃烧模型,并推导出推进剂燃速计算公式。(2) 含硼富燃推进剂燃速特性影响因素研究。通过靶线法测试含硼富燃推进剂燃速及压强指数,详细分析了推进剂各组分对燃速特性的影响。通过本项研究,结合工艺试验,现已研制出压强指数为0.42,1.0MPa下燃速为6.75mm/s的含硼富燃推进剂。(3) 硼结团研究。通过SEM对冻结燃面分析,研究含硼富燃推  (本文共111页) 本文目录 | 阅读全文>>

《火炸药学报》2017年01期
火炸药学报

RDX对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物组分影响的计算研究

引言含硼富燃料推进剂在固冲发动机中的燃烧分为两个阶段,即在燃气发生器中进行的一次燃烧和在补燃室中进行的二次燃烧[1-2]。在一次燃烧过程中,推进剂依靠自身含有的氧化剂进行燃烧,生成一次燃烧产物,由于含硼富燃料推进剂严重贫氧,因此一次燃烧产物中仍然有较多的能量没有释放;二次燃烧是一次燃烧产物与发动机吸入的压缩空气进行的燃烧反应,由于空气量较为充足,燃烧过程能够充分进行,使得推进剂的能量得到充分释放。由含硼富燃料推进剂在固冲发动机中的燃烧过程可知,一次燃烧为二次燃烧提供燃料和部分初始燃烧条件,而且一次燃烧产物是连接一次燃烧和二次燃烧的桥梁。对一次燃烧产物组分的精确确定,不仅有助于含硼富燃料推进剂一次燃烧机理的研究,还可为推进剂二次燃烧的组织及发动机燃烧效率的提高提供支持。硝铵类炸药主要为黑索今(RDX)和奥克托今(HMX),由于生成焓为正值(分别为318.3kJ/kg和252.8kJ/kg)且具有较高的产气量,因此常被添加到固体推进...  (本文共5页) 阅读全文>>

《火炸药学报》2013年02期
火炸药学报

含硼富燃料推进剂一次燃烧产物组分的计算研究

引言固体火箭冲压发动机能够利用空气中的氧气作为推进剂中燃料完全燃烧所需的氧化剂,使发动机的比冲得以大幅提高。因此,使用冲压发动机技术是有效提高固体火箭发动机比冲的重要途径[1]。固体火箭冲压发动机使用固体富燃料推进剂作为能源,由固体火箭冲压发动机的原理可知,含硼富燃料推进剂的燃烧分为两个阶段,即一次燃烧阶段和二次燃烧阶段[2-4]。由于含硼富燃料推进剂中的组分较多,推进剂的一次燃烧过程包含很多的化学反应,比较复杂,目前对其研究仍以计算为主[5-6]。最小自由能法是热力学计算中最常用的方法之一,适用于求解复杂反应。使用最小自由能法对推进剂燃烧产物的计算过程可参见文献[7]。本研究采用最小自由能法,对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物的组分进行计算,并进一步研究了温度、压强、推进剂组分等因素对一次燃烧产物组分的影响。1一次燃烧产物组分的计算及可靠性验证1.1用最小自由能计算一次燃烧产物的组成含硼富燃料推进剂的组分较多,主要由黏合剂体系(包...  (本文共6页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

含硼富燃料推进剂一次燃烧性能研究

为适应新一代导弹技术的发展,固体火箭冲压发动机用富燃料推进剂正向高能化方向发展。硼以其高的质量热值和体积热值被认为是固体富燃料推进剂的首选高能燃料,但硼的大量加入给含硼富燃料推进剂的工艺性能和燃烧性能带来了很大的不良影响,硼颗粒的表面处理是解决这些问题的有效途径之一。针对含硼富燃料推进剂对工艺性能和燃烧性能的要求,本研究建立了硼的提纯、包覆和团聚等方法,系统研究了不同表面处理硼颗粒的热氧化特性、能量释放特性、点火特性及含硼富燃料推进剂一次燃烧特性,进一步开展了含硼富燃料推进剂一次燃烧机理研究,在此基础上建立了含硼富燃料推进剂的一次燃烧模型,为含硼富燃料推进剂一次燃烧性能的改善提供理论依据和指导。本研究主要成果如下:研制出了满足含硼富燃料推进剂使用要求的提纯硼、包覆硼和团聚硼。进一步,研究了不同类型硼颗粒的热氧化特性和燃烧过程中的能量释放特性。研究结果表明,包覆材料LiF有利于降低硼颗粒的氧化峰温,且LiF含量的增大有利于提高硼的...  (本文共178页) 本文目录 | 阅读全文>>

《火炸药学报》2015年04期
火炸药学报

压强对含硼富燃料推进剂一次燃烧产物的影响

引言含硼富燃料推进剂是一种重要的高能推进剂,主要用于固体火箭冲压发动机。高能含硼富燃料推进剂热值一般大于30MJ/kg、理论比冲可达到10kN·s/kg,能够显著提高固体火箭冲压发动机性能[1]。含硼富燃料推进剂在固体火箭冲压发动机内的燃烧主要分为一次燃烧和二次燃烧两个阶段[2-3],其中,一次燃烧产物对二次燃烧效率具有重要影响。因此,研究含硼富燃料推进剂一次燃烧具有重要的意义。针对硼的点火燃烧以及含硼富燃料推进剂燃烧等方面,国内外学者都做了大量的实验研究[4-8]。Foelsche等[9]研究了高温高压环境下压强、温度等对晶体硼颗粒点火和燃烧特性的影响。结果表明,随着压强的升高,硼颗粒的点火延迟时间和燃烧时间均缩短;环境压强恒定情况下,环境温度升高,点火延迟时间和燃烧时间明显缩短。Pein等[10]采用湿法化学分析法研究了燃料组分对硼燃烧效率的影响,结果表明,燃料中硼的质量分数达到20%时,燃烧效率最大。王英红等[11]研究表...  (本文共5页) 阅读全文>>

《固体火箭技术》2004年03期
固体火箭技术

含硼富燃料推进剂一次燃烧喷射效率影响因素分析

1 引言对于含硼量高的富燃料推进剂,一次燃烧产物中凝相组分的含量很高,甚至超过70%[1],当燃速较低时,少量的气体产物不可能完全把所有的凝相产物都传送到补燃室中,因此燃气发生器中凝相产物的沉积很难避免。低的喷射效率将会对冲压发动机的正常工作产生很强的负面影响,一方面是因为沉积物主要是碳和未燃烧的硼及硼的化合物(如碳化硼),它们的含能值很高,因此沉积物的存在使推进剂潜在的能量不能完全发挥出来,明显降低了它的二次燃烧效率;另一方面,燃气发生器中的沉积物对发动机的安全工作造成了严重的威胁:沉积物是以结块状沉积于燃气发生器中,可能会堵塞喷射装置,产生严重的后果。目前,由于铝镁富燃料推进剂中铝的结团导致喷喉处容易沉积并降低其一次燃烧喷射效率,国内外很多同行做过研究[1,2]。硼和铝及其各自氧化物物理特性(尤其是熔点和沸点)不一样,二者在富燃料推进剂中的燃烧必然有所差异,影响一次燃烧喷射效率的主要因素也有所不同[3,4]。文中通过燃气发生...  (本文共3页) 阅读全文>>