Mg/Al合金对CMDB推进剂燃烧性能的影响

通过激光粒度仪分析了Mg/Al合金粉的粒径及粒度分布。利用TG-DSC热分析仪分析推进剂的热分解特性。用燃烧实验装置研究了推进剂的火焰结构,并对CMDB,Al-CMDB,Mg-CMDB和Mg/Al-CMDB推进剂四种火焰结构进行比较。用SEM和EDS研究了CMDB推进剂的熄火表面形貌和表面特征组成。结果表明:Mg/Al-CM-DB推进剂在DSC曲线上存在一放热峰660.3℃。Mg/Al合金粉改变了推进剂的燃烧状态,提高金属燃料Al粉的燃烧效率。

含Mg/Al合金CMDB推进剂的燃烧性能

用PDSC、SEM、EDS和XRD研究了含Mg/Al合金粉和Al粉CMDB的热分解特性、熄火表面和固体燃烧产物组成。探讨了Mg/Al合金对燃烧机理的影响,建立了燃烧物理模型。结果表明,用等质量的Mg/Al合金粉替代Al粉,可提高推进剂的燃速、凝聚相热分解的剧烈程度和Al的燃烧效率;同时推进剂压强指数降低、凝聚相热分解放热量减少且其熄火表面上存在大直径Al熔凝颗粒团的现象消失。

镁铝富燃料推进剂热值的均匀性和稳定性及不确定度分析

以成熟的镁铝富燃料推进剂配方为基础,通过改进推进剂的制备工艺制备了含镁铝富燃料推进剂。采用恒温式氧弹热量计测试了系统取样的含镁铝富燃料推进剂的热值;用方差和T检验法研究了镁铝富燃料推进剂热值的均匀性和稳定性,并对有关测试不确定度进行了分析。结果表明,含镁铝富燃料推进剂热值具有较好的均匀性和稳定性,扩展不确定度小于3.0(k=2)。

镁/铝合金水反应金属燃料推进剂的燃烧性能

通过高能球磨工艺制备了高活性球磨镁/铝合金粉,并制备了两组镁/铝基水反应金属燃料推进剂,用固体推进剂燃速测试系统测定了其燃速。采用氧弹量热仪测定了推进剂的爆热值,并收集推进剂的一次燃烧固相产物,将其放置于水蒸汽高温管式炉中模拟二次燃烧。采用SEM、XRD及化学分析方法表征了水反应金属燃料的一、二次燃烧固相产物。结果表明,高活性球磨镁/铝合金水反应金属燃料推进剂具有更高的燃速和爆热值;二次燃烧产物剩余铝含量更低,二次燃烧产物反应更彻底;高活性球磨镁/铝合金能够改善其水反应金属燃料推进剂的一次燃烧效果,可提高其在二次燃烧中铝的燃烧效率。

镁铝富燃料推进剂燃烧残渣影响因素理论分析

用最小自由能法计算了镁铝富燃料推进剂一次燃烧室产物的成分,分析了凝聚相C、Mg和A l产物含量的变化对燃烧残渣的影响;主要探讨了AP含量、Mg/A l比例、HTPB粘合剂含量、燃烧室压强对凝聚相C、Mg、A l燃烧产物含量的影响。计算结果表明,增加AP含量、设计Mg/A l比小于3/5、减小HTPB粘合剂含量、降低燃烧室压强均能减少凝聚相产物含量,有利于降低燃烧残渣。燃气发生器实验结果表明,Mg/A l比例对燃烧残渣影响的实验数据与理论分析一致。

冲压增程炮弹补燃室内铝镁推进剂燃烧流场数值模拟

为研究镁对补燃室内燃烧的影响,利用概率密度函数模型和颗粒轨道模型,对冲压增程炮弹补燃室铝镁推进剂的二次燃烧流场进行了三维数值模拟。铝颗粒的燃烧采用蒸发扩散模型进行控制,湍流模型采用标准k-ε两方程模型。考虑镁质量分数、铝颗粒直径的影响,得出了产物组成、温度等发动机参数的变化趋势。结果表明:冲压增程炮弹补燃室头部有两处扩散火焰峰面,然后在补燃室中部混合成为一个火焰;随着镁质量分数由0%增加到15%,铝颗粒的燃烧效率由15%提高至35%;在镁质量分数相同的情况下,随着铝颗粒直径的增大,铝颗粒的燃烧效率减小。

负压环境下铝镁贫氧推进剂激光点火及燃烧特性

为研究不同负压对铝镁贫氧推进剂的点火及燃烧特性的影响,在负压环境下(0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1 MPa)和不同热流下(1.26,1.86,2.23,2.79 W·mm^(-2))采用CO_2激光点火系统对铝镁贫氧推进剂进行点火实验,使用高速摄影仪记录点火燃烧过程,使用两个光电二极管同时监测激光和火焰信号得到其点火延迟时间,研究了负压对推进剂点火延迟时间、燃烧过程和燃速的影响。结果表明,压强影响推进剂热解气体的扩散,压强为0.08 MPa时,初焰为圆柱状,随着压强降低至0.02 MPa,初焰为圆球状;随着压强的降低,推进剂点火延迟时间增加,但随着热流密度的增大,压强对点火延迟时间的影响显著降低;压强对推进剂燃速影响较大,随着压强的降低,推进剂燃速降低,当压强从0.1 MPa降至0.01 MPa时,燃速降低47%;同时,在负压环境下,Vielle燃速公式更适用于表征铝镁贫氧推进剂的燃速特性。

有机氟化物对铝/镁-HTPB富燃料推进剂燃烧性能和凝聚相燃烧产物的影响

为了研究有机氟化物(OF)对铝/镁-端羟基聚丁二烯(Al/Mg-HTPB)富燃料推进剂的燃烧性能和凝聚相燃烧产物的影响,制备了三种含OF的Al/Mg-HTPB富燃料推进剂,通过氧弹量热仪分别测定了推进剂在氮气和氧气氛围下的燃烧热,采用CCD线扫描照相法测定推进剂在压力范围为3~9 MPa下的燃速,并拟合得到燃速压强指数;收集了推进剂在3 MPa下的凝聚相燃烧产物,对其形貌、粒度分布、活性铝含量和成分组成进行了分析。燃烧测试结果表明,OF的添加,使HTPB富燃料推进剂在氮气气氛下的燃烧热下降,氧气气氛下的燃烧热升高;OF的添加,使得推进剂的燃速升高和凝聚相燃烧产物的粒径降低,但由于负氧程度的增大和燃烧过程中残碳的生成,其燃速和凝聚相燃烧产物的粒径并不随OF含量的上升而单调变化。对凝聚相燃烧产物的分析结果表明,OF的添加,使富燃料推进剂的凝聚相燃烧产物的残铝量和D_(90)尺寸以下的粒子团聚程度呈现下降趋势;金属燃烧的氧化物主要以MgAl_(2)O_(4)的形式存在,OF的添加促使残碳和AlF_(3)的出现。这些结果对OF在Al/Mg-HTPB富燃料固体推进剂中的应用有重要意义。