復合底排推進劑點火燃燒特性研究
發(fā)布時間：2021-12-30 12:34
底排裝置的工作效能主要表現(xiàn)在其復合推進劑燃燒穩(wěn)定性、一致性與高效性。本文主要針對某AP/HTPB底排復合推進劑的點火燃燒性能進行了研究,并計算分析了A1化AP/HTPB復合推進劑的燃燒特點。主要研究工作如下：（1）采用差示掃描量熱法與準穩(wěn)態(tài)導熱法測定了某AP/HTPB底排復合推進劑的比熱容與導熱系數(shù)；利用掃描電鏡并結合圖像處理技術,分析了該型推進劑的AP顆粒粒度及粒徑分布特征,為計算分析其點火燃燒特性提供了基礎數(shù)據(jù)。（2）利用二氧化碳固體激光器對某AP/HTPB底排復合推進劑進行了點火試驗研究；基于含能材料激光點火模型,研究了該底排復合推進劑在常溫、1atm環(huán)境下的點火延遲時間,計算分析了點火延遲時間與點火能量的關系。（3）結合AP/HTPB復合推進劑的燃速模型,研究了AP顆粒粒度對推進劑燃速的影響及對燃燒結構的影響；分析了Al化AP/HTPB合推進劑燃速的影響因素,提出了多層底排藥柱結構的設想,有望提高底排裝置的效能。（4）基于AP/HTPB復合推進劑的燃燒化學反應動力學模型,利用CHEMKIN軟件對AP/HTPB復合推進劑的氣相反應情況進行了數(shù)值模擬,并分析了8種當量比情況下AP/...
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
底排裝置結構示意圖
可l計并制造藥柱(推進劑)，對制造的藥柱(推進劑)要反復進行各后，以這些試驗結果為基礎，決定藥柱(推進劑)設計需要的參數(shù)，設計，表示藥柱(推進劑)燃燒特性的重要特性值主要是比沖和燃速火箭或底排發(fā)動機，在固體推進劑中加入部分金屬顆�？捎兄谔岣吆屯七M劑密度，然而比沖是火焰溫度和燃燒產(chǎn)物的分子量的函數(shù)卜‘火焰的溫度和燃燒產(chǎn)物的分子量可改善燃氣射流的特性和固體發(fā)動能�；疉P/HTPB復合底排推進劑是一種改性的推進劑，AP顆粒和Al粒地分散在粘合劑HTPB的彈性基體中，從而形成一種多相混合的異質。AP顆粒的粒度一般是不同的，AP顆粒的大小和分布對推進劑的燃影響，顆粒越細，燃速越快;反之，燃燒越慢[”]。圖1.2是Al化AP/體推進劑的細觀結構示意。
容易形成氧化鋁薄膜，故不可能燃燒殆盡。隨著推進劑表面的連續(xù)燃燒后退，微團自然而然就完全脫離下來，這樣就使燃燒流場變成典型的氣一固(粒)兩相流。圖 1.3是鋁粒子在推進劑中的燃燒流程示意[l6]，而圖1.4是 vishalsrinivas通過高速攝像拍攝到的鋁粒子形成微團進而脫離推進劑表面的示意[’7〕。推推進劑中單個鋁粉顆 粒粒維維持單個鋁粒子 子 子與領近的其它鋁粒子子 發(fā) 發(fā) 發(fā) 發(fā)生凝聚 聚 離離開推進劑表面面面在推進劑表面被點火火火離開推進劑表面面 面在推進劑表面被點火火 但 但未被點火 火火 火火 但未被點火 火 火 火 在在氣相區(qū)中燃燒 燒 燒在推進劑表面燃燒燒 燒在氣相區(qū)中燃燒 燒燒在推進劑表面燃燒燒圖1.3復合固體推進劑中鋁粒子的燃燒流程圖通︸馨篡翼藻一馨雛瀟飛髦 00000003乃r” 333333巧m， ___薰薰 薰薰愿 愿愿杰 杰跳跳韶淤麟翅城城隴弓甲鉀娜寫娜琴l硯 硯硯 硯硯 硯鰻凡澎醞翩—。龍5理n稱。5汀奮‘一—一氏 75ms(b)圖1.4鋁粒子微團形成過程1.2國內外研究狀況自從高效能的AP復合推進劑問世以來，國內外的學者們提出很多相關的穩(wěn)態(tài)燃燒模型。這些模型總體可歸納為兩大類:1)凝聚相型燃燒模型，認為凝聚相的放熱反應對整個推進劑燃燒過程起著關鍵作用，這類模型已經(jīng)在很多實驗中得到證實;2)氣相型燃燒模型，它認為維持推進劑燃燒所需的熱量全部是由氣相反應的放熱所供給
【參考文獻】：
期刊論文
[1]底排藥劑熱分析試驗研究[J]. 陳明華,崔洪營,王衛(wèi)民. 科學技術與工程. 2010(14)
[2]差示掃描量熱儀和激光導熱儀聯(lián)用測定材料導熱系數(shù)[J]. 鄧元,魏曉星,何淑淀,蔣劍雄,來國橋. 杭州師范大學學報(自然科學版). 2010(03)
[3]一種兩相流點火模型及數(shù)值模擬[J]. 周彥煌,張領科,陸春義,余永剛. 兵工學報. 2010(04)
[4]底排裝置工作不一致性對射程散布影響的研究[J]. 張領科,周彥煌,余永剛. 兵工學報. 2010(04)
[5]基于BDP多火焰模型的簡化復合固體推進劑燃燒數(shù)值分析[J]. 楊月誠,周志清,周偉,馬昌兵. 固體火箭技術. 2010(02)
[6]固體火箭發(fā)動機燃燒室凝相粒子的收集與分析[J]. 劉佩進,白俊華,楊向明,趙智博. 固體火箭技術. 2008(05)
[7]聚集狀態(tài)對固體火箭發(fā)動機顆粒粒度分布的影響[J]. 李江,婁永春,劉洋,王希亮,陳劍. 固體火箭技術. 2005(04)
[8]激光點火過程的一維有限差分模擬[J]. 胡艷,葉迎華,沈瑞琪. 激光技術. 2001(05)
[9]AP/HTPB底排藥柱點火試驗研究[J]. 潘功配,李毅,張炎清. 含能材料. 2001(02)
[10]影響Al2O3凝相尺寸分布的因素[J]. 張明信,王國志,魏劍維,張宏安,豐善,王曉霞. 推進技術. 2001(03)
碩士論文
[1]固體火箭發(fā)動機點火過程數(shù)值分析[D]. 王玲玲.哈爾濱工程大學 2008
[2]復合固體推進劑燃燒機理及燃速預估程序研究[D]. 汪少平.南京理工大學 2007
[3]激光與含能材料相互作用機理研究[D]. 沈美.南京理工大學 2004
[4]含能材料激光點火過程的模型建立及其數(shù)值計算[D]. 王震.南京理工大學 2004
本文編號：3558205
【文章來源】：南京理工大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：84 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
底排裝置結構示意圖
可l計并制造藥柱(推進劑)，對制造的藥柱(推進劑)要反復進行各后，以這些試驗結果為基礎，決定藥柱(推進劑)設計需要的參數(shù)，設計，表示藥柱(推進劑)燃燒特性的重要特性值主要是比沖和燃速火箭或底排發(fā)動機，在固體推進劑中加入部分金屬顆�？捎兄谔岣吆屯七M劑密度，然而比沖是火焰溫度和燃燒產(chǎn)物的分子量的函數(shù)卜‘火焰的溫度和燃燒產(chǎn)物的分子量可改善燃氣射流的特性和固體發(fā)動能�；疉P/HTPB復合底排推進劑是一種改性的推進劑，AP顆粒和Al粒地分散在粘合劑HTPB的彈性基體中，從而形成一種多相混合的異質。AP顆粒的粒度一般是不同的，AP顆粒的大小和分布對推進劑的燃影響，顆粒越細，燃速越快;反之，燃燒越慢[”]。圖1.2是Al化AP/體推進劑的細觀結構示意。
容易形成氧化鋁薄膜，故不可能燃燒殆盡。隨著推進劑表面的連續(xù)燃燒后退，微團自然而然就完全脫離下來，這樣就使燃燒流場變成典型的氣一固(粒)兩相流。圖 1.3是鋁粒子在推進劑中的燃燒流程示意[l6]，而圖1.4是 vishalsrinivas通過高速攝像拍攝到的鋁粒子形成微團進而脫離推進劑表面的示意[’7〕。推推進劑中單個鋁粉顆 粒粒維維持單個鋁粒子 子 子與領近的其它鋁粒子子 發(fā) 發(fā) 發(fā) 發(fā)生凝聚 聚 離離開推進劑表面面面在推進劑表面被點火火火離開推進劑表面面 面在推進劑表面被點火火 但 但未被點火 火火 火火 但未被點火 火 火 火 在在氣相區(qū)中燃燒 燒 燒在推進劑表面燃燒燒 燒在氣相區(qū)中燃燒 燒燒在推進劑表面燃燒燒圖1.3復合固體推進劑中鋁粒子的燃燒流程圖通︸馨篡翼藻一馨雛瀟飛髦 00000003乃r” 333333巧m， ___薰薰 薰薰愿 愿愿杰 杰跳跳韶淤麟翅城城隴弓甲鉀娜寫娜琴l硯 硯硯 硯硯 硯鰻凡澎醞翩—。龍5理n稱。5汀奮‘一—一氏 75ms(b)圖1.4鋁粒子微團形成過程1.2國內外研究狀況自從高效能的AP復合推進劑問世以來，國內外的學者們提出很多相關的穩(wěn)態(tài)燃燒模型。這些模型總體可歸納為兩大類:1)凝聚相型燃燒模型，認為凝聚相的放熱反應對整個推進劑燃燒過程起著關鍵作用，這類模型已經(jīng)在很多實驗中得到證實;2)氣相型燃燒模型，它認為維持推進劑燃燒所需的熱量全部是由氣相反應的放熱所供給
【參考文獻】：
期刊論文
[1]底排藥劑熱分析試驗研究[J]. 陳明華,崔洪營,王衛(wèi)民. 科學技術與工程. 2010(14)
[2]差示掃描量熱儀和激光導熱儀聯(lián)用測定材料導熱系數(shù)[J]. 鄧元,魏曉星,何淑淀,蔣劍雄,來國橋. 杭州師范大學學報(自然科學版). 2010(03)
[3]一種兩相流點火模型及數(shù)值模擬[J]. 周彥煌,張領科,陸春義,余永剛. 兵工學報. 2010(04)
[4]底排裝置工作不一致性對射程散布影響的研究[J]. 張領科,周彥煌,余永剛. 兵工學報. 2010(04)
[5]基于BDP多火焰模型的簡化復合固體推進劑燃燒數(shù)值分析[J]. 楊月誠,周志清,周偉,馬昌兵. 固體火箭技術. 2010(02)
[6]固體火箭發(fā)動機燃燒室凝相粒子的收集與分析[J]. 劉佩進,白俊華,楊向明,趙智博. 固體火箭技術. 2008(05)
[7]聚集狀態(tài)對固體火箭發(fā)動機顆粒粒度分布的影響[J]. 李江,婁永春,劉洋,王希亮,陳劍. 固體火箭技術. 2005(04)
[8]激光點火過程的一維有限差分模擬[J]. 胡艷,葉迎華,沈瑞琪. 激光技術. 2001(05)
[9]AP/HTPB底排藥柱點火試驗研究[J]. 潘功配,李毅,張炎清. 含能材料. 2001(02)
[10]影響Al2O3凝相尺寸分布的因素[J]. 張明信,王國志,魏劍維,張宏安,豐善,王曉霞. 推進技術. 2001(03)
碩士論文
[1]固體火箭發(fā)動機點火過程數(shù)值分析[D]. 王玲玲.哈爾濱工程大學 2008
[2]復合固體推進劑燃燒機理及燃速預估程序研究[D]. 汪少平.南京理工大學 2007
[3]激光與含能材料相互作用機理研究[D]. 沈美.南京理工大學 2004
[4]含能材料激光點火過程的模型建立及其數(shù)值計算[D]. 王震.南京理工大學 2004
本文編號：3558205
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