【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(yù)估具有重要指導(dǎo)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(dāng)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(yīng)也越明顯;氣流速度還影響著推進劑表面反應(yīng)的擴散速率,當(dāng)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(dāng)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(dāng)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(yīng),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(yīng)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(yīng)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(dāng)壓強較低時(0.06MPa以下),火焰區(qū)燃燒波溫度波動較大。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(xué)組分的質(zhì)量和濃度擴散等復(fù)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(yīng)速率比通常見到的化學(xué)反應(yīng)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(xué)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(fù)雜點火過程導(dǎo)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(xué)組分的質(zhì)量和濃度擴散等復(fù)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(yīng)速率比通常見到的化學(xué)反應(yīng)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(xué)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(fù)雜點火過程導(dǎo)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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1 郝海霞;姚二崗;王寶興;趙鳳起;徐司雨;裴慶;;含納米金屬粉AP/HTPB復(fù)合固體推進劑的激光點火特性[J];含能材料;2015年09期

2 張檢民;馬志亮;馮國斌;賀敏波;劉衛(wèi)平;韋成華;;切向空氣流速度對玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料激光燒蝕熱的影響[J];中國激光;2015年03期

3 李海慶;王殿榮;張小兵;李雪飛;Hazem Elsadek;Mahmoud M Rashad;;考慮聲光效應(yīng)的激光點火過程數(shù)值模擬[J];南京理工大學(xué)學(xué)報;2013年05期

4 馮喜平;李海波;唐金蘭;李貴珠;廖自繁;;采用不同氣相燃燒模型模擬含硼燃氣擴散燃燒過程[J];固體火箭技術(shù);2013年04期

5 敖文;楊衛(wèi)娟;汪洋;席劍飛;劉建忠;周俊虎;岑可法;;氣流速度對晶體硼顆粒熱氧化及點火燃燒特性的影響[J];固體火箭技術(shù);2013年04期

6 張領(lǐng)科;趙威;吳立志;;AP/HTPB復(fù)合底排推進劑激光點火燃燒特性[J];中國激光;2013年08期

7 朱國強;薛談順;周長省;陳雄;成紅剛;;鋁鎂貧氧推進劑激光點火特性[J];彈道學(xué)報;2013年01期

8 謝愛元;武曉松;夏強;;PMMA在固體燃料沖壓發(fā)動機中燃燒特性的實驗研究[J];兵工學(xué)報;2013年02期

9 敖文;楊衛(wèi)娟;汪洋;劉建忠;周俊虎;岑可法;;不同氣氛下硼粉燃燒特性及動力學(xué)研究[J];中國電機工程學(xué)報;2012年29期

10 鞏倫昆;王政時;鞠玉濤;朱國強;曹杰;;丁羥復(fù)合推進劑的輻射點火[J];火炸藥學(xué)報;2012年03期

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1 沈慧;AP/HTPB底排推進劑熱分析及點火燃燒特性研究[D];南京理工大學(xué);2014年

2 鄧素輝;激光與物質(zhì)相互作用的熱效應(yīng)研究[D];江西師范大學(xué);2006年

3 王震;含能材料激光點火過程的模型建立及其數(shù)值計算[D];南京理工大學(xué);2004年

本文編號：2732590