膏体推进剂近燃面区域的热解与燃烧过程

针对膏体推进剂的近燃面区域热解与燃烧过程,对膏体推进剂进行了激光点火燃烧实验,同时基于课题组自主开发的多相化学反应数值求解器,结合14组分14基元化学反应方程对膏体推进剂近燃面区域的热解和燃烧特性进行了研究;通过实验得到推进剂燃烧火焰的宏观结构并测量恒压条件下膏体推进剂燃烧速率;通过数值计算分析了膏体推进剂恒压条件下燃烧火焰结构和化学反应次序,同时计算了不同环境压力对膏体推进剂的燃烧过程的影响。结果表明,拟合得到的压力燃烧速率曲线与实验结果吻合较好,在实验压力范围内,对膏体火箭发动机燃烧室内推进剂的燃烧速率具有较好的预测能力;膏体推进剂燃烧最先发生的反应是AP的分解,而较高的环境压力限制了一次燃烧气体的扩散,但增强了对膏体域的热反馈效应,提高了膏体推进剂的燃烧速率。

膏体推进剂冲压发动机一次燃烧试验

针对额定流量和流量调节条件下膏体冲压发动机一次燃烧组织稳定的要求,提出了一种燃面自适应燃烧组织模式,设计了一次燃烧组织试验系统,进行了一次燃烧组织试验。试验结果表明,推进剂输送稳定,点火时序和推进剂输送时机合理,防回火措施有效,燃烧室压强经过调整后能够稳定在设计值附近。燃面自适应燃烧组织模式可以实现燃面的自适应调节,使推进剂输送和燃烧保持平衡,保证发动机的一次燃烧稳定。

膏体推进剂点火和燃烧特性的实验研究

膏体推进剂的点火和燃烧特性是发动机设计的重要参数。本实验研究给出的PEPA/AP膏体推进剂自燃温度约为150℃,容易点燃;在工作压强大于0.6MPa时的燃烧临界直径小于1mm。在发动机工作状态下的燃速与静态燃速一致。预计该推进剂适合于多次起动的发动机。

膏体推进剂和固体推进剂药浆稳态燃烧研究

在固体推进剂ＢＤＰ燃烧模型基础上，引入膏体推进剂燃烧热效应这一新参数将模型推广于膏体推进剂和固体推进剂药浆燃烧研究。模型考虑了氧化剂粒度分布、组分配比、催化剂性能和膏体推进剂燃烧热效应等对燃速的影响，以及药浆固化前后燃速差别。还用靶线法测量了某批次复合推进剂药浆固化前后燃速变化。论文结果可用于膏体推进剂的配方研制和性能预测，以及利用药浆燃速预示固化后推进剂燃速，监控固体推进剂制造质量。

膏体冲压发动机输送及调节技术试验研究

为了分析膏体冲压发动机的输送及调节特性,从发动机工作原理出发设计了推进剂输送及调节试验系统,针对所采用的膏体富燃料推进剂开展了试验研究。研究结果表明,在发动机工作条件下膏体富燃料推进剂的流动特性与幂率流体非常接近,可采用幂率流体层流流阻计算公式对试验管路内的流动损失进行估算,误差小于3%。通过增压压力较小的调节可获得较大的推进剂流量变化,具有调节系数大的特点,调节的响应时间随着推进剂粘性的增大而增大。

膏体推进剂供给系统新方案探索与初步验证

依据膏体推进剂火箭发动机设计和膏体推进剂管道流动实验需求,提出了一种新型膏体推进剂供给系统方案.该方案以变频电机作为驱动力,螺杆/螺母、减速器等作为传动部件,可以满足实验中对流量精确控制的要求.利用该供给平台进行了膏体推进剂替代物-丁羟(端羟基聚丁二烯)的管道流动实验,测得了压力与流量的关系曲线.以非牛顿流体流动理论为基础,分析了丁羟管道流动实验结果,得出的黏度数据与文献吻合,初步验证了该供给方案的可行性以及原理性平台各项参数的正确性.

膏体推进剂模拟液直圆管流动特性

管道流动特性研究对膏体推进剂供给系统设计具有重要意义。根据非牛顿流体幂律模型,在无壁滑移条件下,分别建立了膏体推进剂模拟液直圆管流动的理论及数值计算模型,并通过丁羟管道流动试验验证了理论模型的准确性。研究得到了膏体推进剂模拟液在直圆管中流动的压降随管径及入口速度变化的情况,并分析了压降的影响因素和幂律指数对管内流速曲线的影响。结果表明,膏体推进剂模拟液在直圆管中压降随管径增大而减小,随入口速度增大而增大。

膏体富燃料推进剂配方研究

研究了可用于双射程冲压发动机的膏体富燃料推进剂。结果表明，以PEPA/EG为粘合剂、无定型硼粉为燃料添加剂时，推进剂的实测热值可达28.7 MJ/kg。使用经表面处理的无定型硼粉，加入量可在40%以上。膏体富燃料推进剂具有剪切变稀的性质，其流动指数和稠度系数随温度的上升呈下降趋势。配方的低压可燃极限为0.2-0.3 MPa，燃速r0.5MPa〉12 mm/s，压强指数约为0.43。

凝胶推进剂研究进展

综述了凝胶推进剂在国内外的研究进展,主要包括凝胶推进剂的分类、组成、性能研究及发展现状等。指出这类推进剂综合了固体推进剂发动机结构简单及液体推进剂发动机推力易控制的双重优点,因此具有良好的应用前景。

NM/RDX/Nano-Al膏体推进剂特性研究

为进一步研发新型特种推进剂品种，向推进技术应用领域发展和延伸，开展了NM （硝基甲烷）/RDX/Nano-Al膏体推进剂配方研究，并对其能量、流变以及燃烧性能进行了分析。结果表明：采用最小自由能法估算膏体推进剂配方比冲为2674.2 N·s/kg；膏体推进剂流变行为遵循Herschel-Bulk？ley本构方程，在0～30℃范围内，假塑性指数n小于1，属于非牛顿假塑性流体，同时膏体推进剂具有明显的触变性以及蠕变-回复特性，在角频率为1Hz且低应力下（≤50Pa），膏体推进剂储能模量（G′）大于损耗模量（G′′），此时具有较稳定的三维网络结构；与含纳米铝热剂Nano-Al/PbO双基系推进剂相比，膏体推进剂在10~15MPa压强范围内燃速较快，但在低压下未燃。

复合等离子对膏体推进剂点火应用研究

根据膏体推进剂火箭发动机点火的要求,提出了复合等离子点火的方案,针对等离子点火的特点,采用电晕和电弧双等离子复合工作模式,研制了一套等离子点火系统,并进行了相应的点火试验.结果表明,该方案点火系统引弧率高、功率大、可靠性好,复合等离子点火时间较常规的点火药点火时间长,不会出现火药点火中的初始压力峰值,可以满足膏体推进剂火箭发动机多次点火的要求,达到了设计的最初目的.

喷嘴型面对膏体火箭内弹道的影响

为研究燃面变化对膏体火箭发动机内弹道调节精度的影响,根据膏体火箭发动机的工作原理,分别推导了直圆管喷嘴和锥形扩张喷嘴型面下的膏体推进剂燃面方程,建立了膏体火箭发动机零维内弹道模型,分析了喷嘴型面对发动机内弹道性能的影响,并进行了直圆管喷嘴发动机试验.结果表明,直圆管喷嘴下计算的点火时间比试验结果短,但平衡时间及平衡压强与试验结果基本吻合,喷嘴型面变化对发动机平衡时间影响很大.

膏体推进剂流动特性实验研究

建立了一套膏体推进剂挤压流动实验装置,改变挤压压强和出口压强,分别对圆管、多孔喷头进行了平均流量测试。结果表明,在特定使用条件下膏体推进剂圆管内流动呈现牛顿流体的特征,且其挤压流动特性受温度影响较大;另外,膏体推进剂在多孔喷头内的流动,试验数据与引入当量半径后的圆管计算值接近,当量半径法使变截面挤压系统的膏体推进剂流量计算大大简化。

膏体推进剂直圆管流动的壁滑移修正

膏体推进剂模拟液管道流动试验结果表明,壁滑移对流动曲线影响较大。通过对多组试验曲线进行适当拟合处理,得到了壁滑移修正系数,并由此推导了滑移流量增量和含壁滑移效应的广义雷诺数。结果表明,修正后的膏体推进剂模拟液流动参数与旋转流变仪测试结果接近,证实了所用修正方法的可靠性。同时,采用含壁滑移效应的广义雷诺数代替无壁滑移效应的雷诺数计算沿程阻力系数,可将膏体推进剂供给管道沿程力降计算统一到同一形式下。

膏体推进剂变截面管道流动的数值仿真

应用Ostwald幂律本构关系,分析了膏体推进剂在收缩管道内的稳态流动特性,获得了管内的流速、压力的分布。以收缩角θ(半锥角)为对象,研究了收缩角对流场的影响,得到了单位长度管道压力差与收缩角的关系。根据仿真结果发现,收缩角对压力分布影响较大,在管道渐变处,收缩角越大,压力分布越复杂。而收缩角对流场速度分布影响不大。收缩角对输送能量损耗影响很小,在设计膏体推进剂输送功率时可以忽略这一参数,将收缩过渡段当成细管道计算,处理是安全的。为了避免膏体推进剂流动时产生"死区",应该采用小收缩角管道。

膏体推进剂火箭多次点火系统设计与仿真

针对膏体推进剂火箭发动机多次点火时间间隔的受限问题,提出了等离子点火方案;根据离子多次点火的工作流程,设计了多次点火系统,并对各个部分组成进行了介绍;在分析了等离子弧的电特性的基础上,详细介绍了控制部分模糊控制原理的设计,实现了整个点火过程的状态识别、控制和检测;同时,进行了MATLAB和半物理实验仿真。结果表明:系统能够满足膏体推进剂火箭发动机多次点火需求,控制性能良好,达到了设计任务。

膏体推进剂及其在火箭发动机中的应用进展

介绍膏体推进剂及其主要性能,总结膏体推进剂火箭发动机及膏体推进剂的应用进展,展望膏体推进剂的发展方向和应用前景,指出膏体推进剂火箭发动机目前存在的缺点,认为要使膏体推进剂在未来的军用、民用中有很大发展潜力,还有待进一步深入研究。

GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的能量特性与激光点火特性

采用最小自由能原理方法计算了GAP（聚叠氮缩水甘油醚）/ADN（二硝酰胺铵）/nano–Al推进剂的能量特性,制备了一系列ADN质量分数为8%~38%的GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂,采用CO2激光点火的方法研究了4种配方在不同激光功率密度作用下的激光点火特性。结果表明：GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的标准理论比冲（Isp）、特征速度（C＊）、燃烧温度（Tc）均随ADN含量增加而依次增大,爆热（Qv）则主要随铝粉含量的增加而增大;GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂的点火延迟时间和点火能量总体上随着激光功率密度增加呈现减小的趋势;配方中ADN含量较高时,GAP/ADN/nano–Al膏体推进剂具有较好的激光点火特性。

膏体推进剂应力松弛谱分析

利用RS300Haake流变仪测试了双基体系膏体推进剂的应力松弛特性，获得应力松弛模量随时间的关系。通过对实验数据的分析获得了膏体推进剂连续谱和离散谱，并对二者结果进行了分析，从松弛时间范围的角度得出离散谱求解方法在实际应用更有意义，通过分析松弛单元数目对松弛谱结果的影响，得出求离散谱时松弛单元一般取3～8个为宜。

膏体冲压发动机构型对燃烧效率的影响研究

膏体冲压发动机是在膏体发动机和冲压发动机基础上提出的一种新型组合动力装置。探讨了膏体冲压发动机的多种构型,并对其反应流场进行了数值模拟和燃烧效率分析。结果表明,采用将膏体富燃料直接喷射到补燃室的方式燃烧效率较高;随着进气道轴向距离的增加,补燃室头部的燃烧效率有所降低;随着进气道夹角的增加,补燃室燃烧效率略有增加。