小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒特性研究.pdf

1、本文主要針對(duì)采用一種膏體狀推進(jìn)劑粘結(jié)小球藥而制備的復(fù)式結(jié)構(gòu)體的高燃速推進(jìn)劑的配方設(shè)計(jì)及燃燒特性進(jìn)行了系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究。 首先，分析討論了小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒性能設(shè)計(jì)原理及方法，采用基于推進(jìn)劑化學(xué)結(jié)構(gòu)與特征反應(yīng)關(guān)系的燃速預(yù)估程序和REAL熱力學(xué)系統(tǒng)軟件分別計(jì)算了組分含量與黏結(jié)劑和小球藥燃燒性能、能量性能的關(guān)系，分析了推進(jìn)劑燃燒性能、能量性能設(shè)計(jì)時(shí)組分含量的選擇原則。根據(jù)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑配方設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，在綜合了雙基推進(jìn)劑

2、和復(fù)合推進(jìn)劑部分制備工序的基礎(chǔ)上，提出了常溫、無(wú)溶劑、二步擠壓制備小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑工藝。 其次，分別研究了組分含量、小球藥形態(tài)、結(jié)構(gòu)及與黏結(jié)劑質(zhì)量比對(duì)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)膏體狀黏結(jié)劑配方中NC、NG、AP含量增加，膏體狀黏結(jié)劑燃速增大，推進(jìn)劑燃速也增大；而隨著小球藥配方中NG/NC比例增大，小球藥燃速增大，推進(jìn)劑燃速下降。其內(nèi)在規(guī)律是膏體狀黏結(jié)劑與小球藥燃速差越大，推進(jìn)劑燃速越高，反之亦然。

3、 小球藥粒徑越小、表面越粗糙，則推進(jìn)劑燃速越高。膏體狀黏結(jié)劑與小球藥質(zhì)量比越小，推進(jìn)劑燃速也越高，但二者質(zhì)量比小到一定數(shù)值后易造成推進(jìn)劑燃燒不穩(wěn)定，根據(jù)理論分析，膏體狀黏結(jié)劑與小球藥質(zhì)量比至少應(yīng)大于41：59。 然后，系統(tǒng)研究了鉛、銅、鐵化合物不同組合的催化劑對(duì)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑主要組分熱分解和燃燒性能的催化特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在鉛、銅復(fù)合的基礎(chǔ)上加入含鐵的化合物，可使雙基黏結(jié)劑的熱分解峰大幅度提前，顯示了較好的催化效果

4、；同樣可顯著促進(jìn)AP的熱分解，特別是亞鐵氰化鉛/銅鉻氧化物復(fù)合不僅使AP高溫分解峰溫提前了133.4℃，而且使低溫分解峰溫提前了55.1℃，是催化AP熱分解中效果較好的一種催化劑組合。同時(shí)采用鉛/鐵/銅復(fù)合催化劑，可以較大幅度降低小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑在高壓區(qū)間內(nèi)的壓強(qiáng)指數(shù)，特別是亞鐵氰化鉛/亞鉻酸銅組合顯示了對(duì)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑較好的催化效果。 對(duì)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒及熄火照片分析表明，小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒熄火表面不是

5、一個(gè)簡(jiǎn)單的曲面，而是由小球藥表面熔化而又相互粘結(jié)成具有一定厚度的多孔氣透性結(jié)構(gòu)的燃燒表面層，在該燃燒層內(nèi)就可能發(fā)生一定程度的對(duì)流燃燒，其燃燒過(guò)程也有別于一般改性雙基推進(jìn)劑，可分為六個(gè)區(qū)，即凝聚相加熱區(qū)、亞表面反應(yīng)區(qū)、燃燒表面區(qū)、多孔透氣區(qū)、顆粒流動(dòng)區(qū)和產(chǎn)物區(qū)。最后，對(duì)小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明，小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑在不同條件下有三種燃燒類(lèi)型。類(lèi)似于普通雙基推進(jìn)劑的平行層燃燒類(lèi)型，類(lèi)似于超高燃速推進(jìn)劑的對(duì)

6、流燃燒類(lèi)型，以及介于二者之間的“有限對(duì)流燃燒”類(lèi)型?？捎靡粺o(wú)量綱數(shù)值r大小和壓強(qiáng)來(lái)判斷新型高燃速推進(jìn)劑出現(xiàn)三種類(lèi)型燃燒的條件，在壓強(qiáng)較小和r≈1.0 時(shí)該推進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是類(lèi)平行層進(jìn)行燃燒；在壓強(qiáng)較高和，r>1.4時(shí)該推進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是類(lèi)對(duì)流燃燒；在壓強(qiáng)適中和r≈1.1～1.3時(shí)，該推進(jìn)劑在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是有限對(duì)流燃燒。同一種推進(jìn)劑在不同的條件下可出現(xiàn)這三種不同的燃燒類(lèi)型，是小球粘結(jié)高燃速推進(jìn)劑燃燒特性的新穎之處。同時(shí)，這也為小球粘結(jié)高燃速推