NOFBX推进剂技术的发展概况

氧化亚氮基单组元复合物(nitrous oxide fuel blend,NOFBX)推进剂具有绿色无毒、能量高、可深度节流以及自增压等优点,是一种有前途的新型推进剂。总结了NOFBX推进剂相较于传统推进剂的优势和不足,介绍了国内外在NOFBX推进剂研制、不同量级的发动机设计、发动机热试车、防回火研究和冷却研究等方面的发展现状,提出了NOFBX推进剂发展的关键问题。

NOFBx推进剂的火焰传播特性试验及分析

为了解决NOFBx推进系统中存在的火焰向推进剂供应端传播(即回火)的安全性问题,设计搭建了NOFBx推进剂火焰传播特性试验平台,对比了5种不同配方的预混气体在石英玻璃管和不锈钢毛细管中的火焰传播特性,并采用高速摄像仪对火焰传播过程进行了全程记录以得到火焰锋面的行进规律。结果表明,通过对比试验得到几种不同配比的NOFBx推进剂在毛细管中的防回火临界直径范围,其中9∶1配比的N2O-C2H4预混气体在长度1 000 mm的毛细管中的防回火临界直径在0.5~0.7 mm之间,而添加一定比例的稳定剂后防回火临界直径发生不同程度的增大,这意味着稳定剂的加入对预混气体的火焰传播特性产生显著影响。在研究范围内,预混气体配方变化引起的试验实测爆轰速度的变化趋势与C-J理论爆轰速度相一致,即稳定剂的添加量越大,其对预混气体的火焰传播特性抑制效果越强。

快速压缩机试验系统及N2O-C2H4着火特性测量

文中设计并搭建了适用于测量较宽温度、压力范围下着火延迟时间的快速压缩机试验系统。详细介绍了快速压缩机试验系统的主要子系统的构成及其功能,以及试验操作步骤。通过与文献试验数据对比,验证了文中试验系统的准确性,并通过相同工况多次测量,验证了文中试验系统的可靠性。基于此,测量了不同温度、压力工况下N2O-C2H4的着火特性。结果表明:N2O-C2H4着火延迟时间对初始温度表现较为敏感,在1 110~1 170 K的范围内随着初温的升高,着火延迟时间从142 ms缩短至8.7 ms。着火延迟时间随着压力的升高呈现快速下降趋势。

氧化亚氮基单元复合推进剂技术研究述评

氧化亚氮基单元复合推进剂具有无毒、高比冲、使用系统简单等诸多优异性能,有望替代传统肼类推进剂用于多种航天器。本文综述了国内外在氧化亚氮基单元复合推进剂的配方体系、发动机设计、燃烧过程及安全性等方面的研究进展,结合我国液体推进剂实际现状,提出了开展氧化亚氮基单元复合推进剂的研究思路。