新型HAN基液体推进剂EMP⁃01液滴电点火特性

为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP‑01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP‑01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20~246.37 V∙s^(-1)时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP‑01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V∙s^(-1)时,EMP‑01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49~246.37 V∙s^(-1)时,随着电压加载速率增加,EMP‑01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。

HAN基液体推进剂喷雾场液滴尺寸分布的简化模型

为了建立HAN基液体推进剂喷雾场液滴尺寸分布的简化模型,基于最大熵原理,在质量守恒与概率和为定值的约束条件下,用拉格朗日因子法则推导了液滴尺寸分布函数,将该函数应用于HAN基液体推进剂模拟工质喷雾场液滴尺寸的预估;采用相位多普勒粒子动态分析仪（PDA）测量了HAN基液体推进剂模拟工质在1.8~2.6MPa喷射压力下对撞式喷嘴雾化液滴尺寸分布;通过最小二乘法优化Nukiyama-Tanasawa分布函数式中的q值对数目微分分布进行了修正,拟合得到q值与喷射压力p之间的函数关系为q（p）=-0.344p2＋1.525p＋1.268。结果表明,计算得出的液滴尺寸数目微分分布与HAN基液体推进剂喷雾场实测数据变化趋势相符,表明建立的液滴尺寸分布模型是合理的。

硝酸羟胺基绿色推进剂研究进展

硝酸羟胺(HAN)基推进剂具有能量高、安全钝感和燃烧产物绿色无毒等优点,在推进系统连续启动和推力调节等操作方面具有一定优势。综述了HAN基液体推进剂、HAN基凝胶推进剂和HAN基固体推进剂的配方组成、分解特性、点火燃烧性能及相关的应用技术状况。提出了今后的研究重点:制备HAN基液体推进剂用高性能催化剂床,同时发展电点火为可靠点火方式;改善HAN基凝胶推进剂点火性能,加快工程化应用;探究HAN基固体推进剂燃熄可控机理,突破大规模推进系统应用瓶颈。

Ir(100)面上HAN催化分解反应机理

为揭示单组元液体火箭发动机内硝酸羟胺(HAN)基推进剂的催化分解反应过程,采用从头算算法确定HAN及其缔合物结构,利用密度泛函方法对稳定的HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上的初始催化分解反应机理开展研究。计算结果表明:HAN分子是由双点位氢键结合而成的,其缔合结构主要是依靠分子间的氢键作用而成的。HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上共存在有3种吸附结构,其中通过O与Ir键合作用形成吸附结构较为稳定,吸附能分别为-1.64 eV和-2.15 eV,而氢键作用结合的吸附结构的吸附能仅为-1.12 eV。HAN双分子缔合结构在表面发生的分解反应为放热反应,双分子缔合结构中2个HAN分子的分解反应发生存在先后顺序,不同的吸附构型对应不同的分解产物。在羟胺吸附结构中,其分解产物为HAN、NO_(3)^(-)、OH和NH_(3),而在硝酸根吸附结构中,其分解产物为HAN、NH_(3)OH^(+)、O和NO_(2)。两种吸附构型下的分解能垒分别为12.68kcal/mol和11.30 kcal/mol,在催化分解反应过程中这两种分解反应会同时发生。