硼粉燃烧热的测量

硼因高的体积热值成为首选高能组分添加剂。为了对硼粉的燃烧热进行更准确的测量,使用氧弹式量热仪,采用SQ-2作为助燃剂,通过实验研究了助燃剂质量、形状以及氧弹内氧气压力对硼粉燃烧热测试结果的影响。结合硼的两阶段燃烧模型,指出燃气温度是影响硼粉燃烧效率的关键参数。建立了氧弹内燃气极限温度的理论计算模型,给出计算温度与硼粉燃烧效率之间的关系。结果表明升高极限温度是改善硼粉燃烧热的测量的有效手段。

模拟过载条件下EPDM绝热层烧蚀实验

用一种粒子浓度、速度和角度可调的高过载模拟烧蚀发动机,开展过载条件下粒子冲刷对EPDM绝热层烧蚀特性影响的实验研究。实验结果表明:(1)存在一个临界速度,当冲刷速度低于临界速度时,粒子浓度,速度和角度对炭化烧蚀率影响较小,而当冲刷速度高于临界速度时,炭化烧蚀率随速度的增加而急剧增加,角度影响也较大。(2)弱冲刷条件下的炭化层表面平整,而粒子沉积条件下的炭化层表面附着有很多大粒径的粒子,炭化层结构也更加疏松,而强冲刷条件下,粒子由于速度较高而不易在炭化层表面沉积。(3)当低于临界速度冲刷时,炭化层的孔隙结构分布不均匀,存在致密/疏松分层结构,而高于临界速度冲刷时,炭化层结构则更为致密。(4)通过多元回归得到了炭化烧蚀率与粒子冲刷速度,浓度和角度的经验关系式。

颗粒冲刷条件下三元乙丙绝热材料烧蚀特性实验

为了研究三元乙丙基础配方、抗过载配方、无SiO2配方和无纤维配方等不同配方绝热材料在颗粒冲刷条件下的烧蚀特性和机理,基于高过载地面模拟试验发动机,开展了烧蚀试验研究。分析了实验后绝热材料的表面以及断面形貌特征和宏观烧蚀率结果,探讨了三元乙丙基础配方和抗过载配方绝热材料炭化层中致密结构形成的机理,进行了不同配方材料的烧蚀模式和机理的分析。研究结果表明:相同颗粒冲刷条件下,不同配方三元乙丙材料烧蚀模式和破坏机理不同,烧蚀率从小到大依次为抗过载配方<基础配方<无SiO2配方<无纤维配方;其中基础配方和抗过载配方三元乙丙材料在烧蚀过程中炭化层形成"致密/疏松"结构,表面形成的致密结构可以提高材料的抗烧蚀性能,无SiO2和无纤维三元乙丙材料以基体的粒状和块状剥落破坏为主;不同配方绝热层炭化层的形貌和结构与纤维、SiO2含量以及烧蚀环境密切相关。

气相燃气速度对EPDM绝热材料烧蚀的影响

为了解气相燃气速度对EPDM绝热材料烧蚀的影响,在双基推进剂环境中对EPDM绝热材料进行了烧蚀试验研究。试验排除了粒子的作用,分析了两压强下的不同燃气速度环境中EPDM绝热材料的炭化烧蚀率、炭化层的结构特征以及成分分布。试验结果表明:燃气速度对炭化烧蚀率的影响较弱,对炭化层厚度的影响明显;不同燃气速度条件下炭化层断面具有相同的结构特点和相似的成分分布趋势;低燃气速度条件下烧蚀以热解炭化为主,高燃气速度条件下炭化层的机械破坏显著。试验结果可以用于进一步研究EPDM绝热材料烧蚀机理。

RBCC混合燃烧模态一次火箭对燃烧稳定影响

通过RBCC三维构型的数值计算,详细研究了一次火箭流量变化对于整个燃烧流场的影响。研究表明,对于RBCC逐级扩张型燃烧室,处于混合燃烧模态时,仅依靠凹腔作为火焰稳定器很难实现整个流场有效的燃烧组织和火焰稳定;一次火箭火焰羽流可以为混合燃烧模态提供引导火焰,改变燃烧组织形式,跟凹腔配合实现二次喷注燃料与来流的充分掺混,提高流场的燃烧稳定性能,为实验研究提供了明确的方向。通过RBCC实验研究,也证明了开启小流量一次火箭能够促进整个流场的燃烧稳定,燃烧性能有很明显提高。一次火箭流量还需控制在一定流量范围内,才能既有效提高燃烧室火焰稳定和火焰传播能力,又能够保证进气道的稳定工作性能。

耐高温复合材料的主动冷却实验和数值计算研究

高超声速吸气式发动机面临着严重的热防护问题,同时还存在着燃料和冷却剂不匹配的问题,必须使用耐高温材料与主动冷却相结合的冷却策略。针对一种使用陶瓷基耐高温复合材料的主动冷却模式开展了实验和数值研究,该多层材料主动冷却模式结合了主动冷却和耐高温复合材料的优点。基于这种主动冷却模式设计了一种多层材料组成主动冷却实验装置。利用燃气发生器提供的高热流环境对主动冷却实验装置开展了实验研究,并建立了一维非稳态复合结构的传热模型,模拟了不同材料组成的多层复合结构中的非稳态温度场。研究表明:基于C/SiC复合材料的多层材料主动冷却结构在高温高热流环境中的冷却能力较强,可以在使用较少冷却剂的条件下使发动机壳体内部的温度保持在可靠工作的范围内,说明使用基于耐高温复合材料的主动冷却模式是解决高超声速吸气式发动机热防护问题的新途径。

NEPE高能推进剂凝相燃烧产物的特性分析

通过改进固体推进剂凝相燃烧产物收集装置,在降低系统复杂程度的同时实现了对工作压强的稳定控制。对NEPE高能推进剂在三种工作压强下产生的凝相产物进行了收集,采用粒度分析仪、扫描电镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对获得的凝相燃烧产物进行了深入分析。结果表明,对于NEPE高能推进剂,工作压强对峰值粒度的影响不大,各压强下的平均峰值粒度均在1μm至2μm之间;大部分粒子呈规则球形,少数大粒子会发生形状改变;铝粒子在燃烧室中一般不会全部被氧化成Al2O3。

EPDM绝热材料耦合烧蚀模型

以EPDM类绝热材料烧蚀特性为研究对象,借鉴多孔介质领域的相关理论和方法,以炭化层的孔隙结构特征和参数为纽带,建立了考虑热化学烧蚀、颗粒侵蚀和气流剥蚀的EPDM类绝热材料耦合烧蚀模型,并进行了模型的初步实验验证。结果表明,所建立的模型不仅在EPDM类绝热材料烧蚀率预示方面具有较高的计算精度,而且在细管上能够基本反映绝热材料的烧蚀特性。

可调谐LD吸收光谱燃烧诊断技术研究进展

介绍了可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)燃烧诊断技术的基本原理及其参量测量原理,分析了基于时分复用、波分复用、单激光器、速度和流量测量以及断层扫描技术的TDLAS燃烧诊断系统的组成特点和关键问题。总结了TDLAS燃烧诊断技术发展历程和最新进展,并对该技术发展趋势进行了展望。

硅橡胶绝热材料气相环境烧蚀特性试验研究

采用试验发动机,在双基推进剂的气相燃气环境中对一种硅橡胶绝热材料进行烧蚀特性研究,分析了环境气流速度及压强对硅橡胶绝热材料碳化烧蚀率及炭化层宏观和微观结构形貌的影响。结果表明:在无粒子作用条件下,环境气流速度和压强通过对流热流、炭化层外部和内部气动力影响硅橡胶绝热材料的烧蚀特性。气流速度高,碳化烧蚀率大,炭化层薄且致密;环境压强高,碳化烧蚀率大,炭化层易分层鼓包。同时将硅橡胶绝热材料的烧蚀特性与相同实验条件下的三元乙丙橡胶绝热材料进行了对比,为进一步对绝热材料进行烧蚀机理分析和建模计算打下基础。

LS基推进剂的热解特性

用差示扫描(DSC)和热重分析(TG)研究了斯蒂芬酸铅(LS)/硝化棉(NC)/双铅2(SQ-2)推进剂热稳定性。用热力计算方法分析了四种推进剂(高氯酸铵(AP)/端羟基聚丁二烯(HTPB),AP/NC,LS/NC和LS/SQ-2)的能量特性。研究了配比为55,64,73三种LS/NC推进剂和配比为46,55,64,73四种LS/SQ-2推进剂的热分解特性。结果表明:添加NC或SQ-2能降低LS的热稳定性,提高推进剂的能量,其中NC的效果更显著,认为LS和NC可选作微型发动机用推进剂的组分。

同轴数字全息用于铝燃烧颗粒的测量研究

为获得三维空间范围内固体推进剂铝颗粒动态燃烧的粒径信息,采用同轴数字全息技术对固体推进剂中铝动态燃烧颗粒粒径分布的测量进行了研究。在常温常压下,采用两种放大倍数(1.1倍和2.7倍)的成像系统对两种推进剂进行了全息测量,分别从两种推进剂铝燃烧颗粒的全息重建图像中提取了所有铝燃烧颗粒的粒径信息,采用Log-Normal多峰拟合方法获得了颗粒粒径分布的详细参数。实验结果表明:在颗粒重建全息图的基础上,采用插值方法极大地提高了颗粒粒径的测量精度,在10μm^200μm内,相对测量误差可降低至0.4%。该方法能够清晰获得10μm^900μm内所有铝燃烧颗粒粒径分布和平均粒径等信息,说明该方法适用于固体推进剂铝颗粒燃烧的精细化测量。

固液混合火箭发动机中的关键技术及其发展

根据固液混合火箭发动机的结构特点及工作过程,分析了它所具有的优、缺点。纵观国内、外的研究情况,总结出固液混合火箭发动机中的关键技术和难点,主要包含:(1)发展新的高能固体燃料和氧化剂,提高固体燃料的退移速率;(2)测量工作过程中固体燃料退移速率;(3)研究不同类型固体燃料热解机理及规律;(4)建立固体燃料退移速率的公式;(5)抑制不稳定燃烧;(6)建立缩比准则;(7)发展混合火箭发动机工作过程模拟的数值模型等。分析了国内、外在研究中采用的技术途径、取得的成果,以及今后的发展方向。

高能复合固体推进剂的研究进展

高能化始终是复合固体推进剂的研究热点。介绍了当今复合固体推进剂高能化研究进程中国内外在氧化剂、金属燃烧剂和含能粘合剂体系方面的主要研究成果。借助先进的技术途径改善氧化剂和金属燃烧剂的燃烧性能是目前国内复合固体推进剂的研究重点。超高能量密度材料(氮原子簇化合物和多异氰基立方烷类化合物)和贮氢类金属燃烧剂三氢化铝以及一些新型的含能粘合剂等新型含能材料的出现,为下一代高能复合固体推进剂的研究指明了方向。

丙烯酸酯类接枝型高吸油树脂的性能研究

以聚丁二烯(PB)为改性剂、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂、丙二醇二丙烯酸酯为交联剂、聚乙烯醇(PVA)为分散剂、甲基丙烯酸丁酯(MBA)和苯乙烯(St)为单体,采用悬浮聚合法制备出一种高吸油树脂。分析了改性剂的用量对树脂吸油速率和吸油倍率的影响,研究了交联剂、分散剂、引发剂以及聚合温度等对树脂吸油倍率的影响。结果表明:加入PB后,可以显著提高树脂的吸油速率,其饱和吸油时间为2～3h;高吸油树脂的最佳配方为m(St)∶m(MBA)=1∶1,油水比1∶3,w(AIBN)=1.0%、w(交联剂)=1.0%和w(PVA)=0.3%(相对于单体质量而言),聚合温度为78℃;由最佳配方合成出的高吸油树脂,其对甲苯的最大吸油倍率为17g/g。

隐身技术在飞行器上的应用

说明了外形隐身、材料隐身、有源隐身和等离子体隐身的隐身技术和隐身原理,阐述了国内外在以上隐身技术中的主要研究成果,归纳了隐身技术在飞行器上的具体实现方法,为隐身技术的研究提供参考。

基于量子理论的无工质微波推进性能计算分析

无工质微波推进是一种新概念推进装置,具有推力大、结构简单、性能可靠的优点,可广泛应用于空间飞行器。为了给以后的设计研究奠定基础,本文基于量子理论,对无工质微波推力器腔体内的微波电磁场进行量子化处理,推导出推力的理论计算公式,使用有限元分析软件计算出不同模态的腔体固有品质因子Q值,计算出不同模态下的推力值。计算结果表明TE012模态下的Q值最高达79523,推力修正值最高可达0.315N,是推力器模态的最佳选择。

Rijke管热声不稳定非线性动力学研究--分岔分析

建立了水平Rijke管热声模型,利用Galerkin方法对控制方程组进行展开,实现数值求解。确定了Galerkin模态收敛阶数为10,利用非线性动力学理论对系统进行分岔分析。Rijke管热声系统分岔行为属于亚临界Hopf分岔。系统稳定性区域分为全局稳定、全局不稳定及双稳态区域。获得了无量纲加热功率K,加热器位置x_f,阻尼系数c_1和时间延迟τ等参数的分岔图谱,发现加热器位置x_f的分岔图谱存在两个Hopf分岔点。在线性不稳定区域内,振荡幅值随时间延迟τ的增大呈现先增大后减小的趋势。

RBCC飞行器爬升段轨迹设计方法

火箭基组合循环(RBCC)的发动机推力与飞行轨迹相互影响,导致飞行器轨迹设计与发动机性能分析存在耦合作用。对RBCC飞行器爬升段的轨迹设计方法进行研究,提出了基于马赫数-动压参考曲线的轨迹设计方法。对非均匀有理B样条(NURBS)曲线进行了定义补充,以用于描述具有任意形状的马赫数-动压参考曲线,并对参考曲线的各控制参数选取方法进行了研究;建立了基于二分法求解迎角并实现轨迹方程求解的算法流程。利用提出的轨迹设计方法对空中载机发射的RBCC飞行器进行了爬升段轨迹设计与分析,计算结果表明:(1)马赫数-动压参考曲线法考虑了发动机性能与飞行轨迹的耦合作用,能够适用于RBCC飞行器爬升段的轨迹设计;(2)引射模态低速段(Ma<2.0)消耗的推进剂质量超过爬升段的50%以上,是发动机性能优化的关键;(3)引射模态推进剂流量最大值与最小值之比达到了6.3;(4)当飞行马赫数达到1.7后引射模态下的来流空气冲压作用超过了一次火箭的引射作用,在保证空气捕获方面占主导地位。

变推力液体火箭发动机综述

随着人类探索太空活动的逐年增加,发展变推力推进技术的重要性愈发明显.本文综述了变推力火箭发动机国内外的发展现状与趋势,分解了发展变推力火箭发动机的关键技术,最后提出适合我国国情的变推力液体火箭发动机技术的发展设想.