發(fā)布時間：2020-06-28 05:04

【摘要】：固體貧氧推進劑作為推進系統(tǒng)的動力來源,其點火性能對固體燃料沖壓發(fā)動機(SFRJ)工作特性的影響顯著。固體貧氧推進劑點火過程和燃燒性能的研究有助于揭示固體貧氧推進劑燃燒機理,為建立和驗證推進劑點火模型提供參考數(shù)據(jù),對推進系統(tǒng)的性能預估具有重要指導意義。本文對鋁鎂貧氧推進劑在低壓環(huán)境下和切向氣流環(huán)境下的點火燃燒特性進行了實驗研究,并測量得到了鋁鎂貧氧推進劑在點火燃燒過程中的燃燒波溫度分布。(1)在低壓環(huán)境下,以不同激光熱流密度對鋁鎂貧氧推進劑進行激光點火實驗,研究了低壓對鋁鎂貧氧推進劑點火和燃燒特性的影響,用高速攝影儀記錄了推進劑的點火燃燒過程。結(jié)果表明,隨著壓強的降低,推進劑點火延遲時間增加,但隨著熱流密度的增大,壓強對點火延遲時間的影響顯著降低;壓強對推進劑燃速影響較大,隨著壓強的降低,推進劑燃速降低,當壓強從O.1MPa降至O.01MPa時,燃速降低47%;用Vielle公式和Summerfield公式對燃速進行回歸分析,發(fā)現(xiàn)在低壓環(huán)境下Vielle燃速公式更適用于表征鋁鎂貧氧推進劑的燃速特性。用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)對鋁鎂貧氧推進劑燃燒產(chǎn)物進行了掃描,分析了低壓對推進劑燃燒產(chǎn)物微觀組織和燃燒產(chǎn)物粒度的影響。(2)在不同切向氣流速度和不同切向氣流組分工況下對鋁鎂貧氧推進劑進行激光點火,研究其點火燃燒特性。結(jié)果表明,隨著氣流速度的增加,推進劑燃燒表面的侵蝕燃燒效應也越明顯;氣流速度還影響著推進劑表面反應的擴散速率,當氣流速度較低時,隨著氣流速度的增大,點火延遲時間逐漸降低,當氣流速度為0.8L/min時,點火延遲時間降至最低為350ms,但隨著氣流速度的繼續(xù)增大,點火延遲時間呈增加趨勢。隨著氣流組分中氧含量的增加,推進劑點火延遲時間減小,但當氣流組分氧含量低于14%或高于21%時,氧含量對推進劑點火延遲時間的影響減弱。(3)采用熱電偶測溫技術(shù)研究了鋁鎂貧氧推進劑燃燒過程中激光功率密度和低壓對燃燒波溫度分布的影響。結(jié)果表明:推進劑對激光能量有深度吸收效應,激光功率密度越大,表面向固體內(nèi)部傳熱越快,深度吸收效應表現(xiàn)得越明顯。低壓對推進劑固相溫度幾乎無影響,而對表面反應區(qū)和氣相區(qū)溫度分布有較大影響。推進劑燃燒表面溫度隨著壓強的降低而降低,壓強從O.1MPa降低到0.02MPa時,燃燒表面溫度降低約80K;火焰區(qū)溫度也隨著壓強的降低而降低,壓強從0.1MPa降低到0.02MPa時,火焰區(qū)溫度降低約50K。當壓強較低時(0.06MPa以下),火焰區(qū)燃燒波溫度波動較大。
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：V512
【圖文】：

圖１．１固體燃料沖壓發(fā)動機示意圖逡逑固體推進劑的點火過程包含傳熱、流動、相變、化學組分的質(zhì)量和濃度擴散等復雜逡逑瞬態(tài)現(xiàn)象，如圖１．２所示。影響固體推進劑點火性能的因素眾多，除點火能量、推進劑逡逑組分、環(huán)境溫度外，點火環(huán)境壓強和環(huán)境氣體濃度對點火性能也有明顯影響［３，４］。固體推逡逑進劑燃燒期間的反應速率比通常見到的化學反應速率快得多，燃燒時還常伴有物理（速逡逑度，溫度，壓力）變化，所以必須引入氣動熱化學的理論才能更清楚的認識固體推進劑逡逑燃燒機理。如此一系列的復雜點火過程導致實驗研究困難重重，現(xiàn)有的推進劑點火燃燒逡逑理論尚不足以全面描述燃燒機理。為了能更加清晰精確地描述固體推進劑的點火燃燒過逡逑程，建立更加完善合理的點火燃燒理論，國內(nèi)外科研人員仍１邋塔持不斷探索的科研精神，逡逑孳孳不息地對固體推進劑點火進行著深入的研宄［ｗ］。逡逑１逡逑

進氣道邐N邐燃燒室邐—一一一——噴管逡逑圖１．１固體燃料沖壓發(fā)動機示意圖逡逑固體推進劑的點火過程包含傳熱、流動、相變、化學組分的質(zhì)量和濃度擴散等復雜逡逑瞬態(tài)現(xiàn)象，如圖１．２所示。影響固體推進劑點火性能的因素眾多，除點火能量、推進劑逡逑組分、環(huán)境溫度外，點火環(huán)境壓強和環(huán)境氣體濃度對點火性能也有明顯影響［３，４］。固體推逡逑進劑燃燒期間的反應速率比通常見到的化學反應速率快得多，燃燒時還常伴有物理（速逡逑度，溫度，壓力）變化，所以必須引入氣動熱化學的理論才能更清楚的認識固體推進劑逡逑燃燒機理。如此一系列的復雜點火過程導致實驗研究困難重重，現(xiàn)有的推進劑點火燃燒逡逑理論尚不足以全面描述燃燒機理。為了能更加清晰精確地描述固體推進劑的點火燃燒過逡逑程，建立更加完善合理的點火燃燒理論，國內(nèi)外科研人員仍１邋塔持不斷探索的科研精神，逡逑孳孳不息地對固體推進劑點火進行著深入的研宄［ｗ］。逡逑１逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2732590