固体火箭冲压发动机的工作特性分析

通过数值计算 ,分析了燃气流量固定的壅塞式固体火箭冲压发动机、等空燃比工作的固体火箭冲压发动机和非壅塞固体火箭冲压发动机的高度特性和速度特性。结果表明 ,当导弹的飞行高度和速度变化时 ,燃气流量固定的壅塞式固体火箭冲压发动机性能变化最大 ,燃速压强指数为 1 0的非壅塞固体火箭冲压发动机的性能基本实现了等空燃比调节。贫氧推进剂的燃速压强指数越高 ,非壅塞固体火箭冲压发动机燃气流量的自适应调节能力越强。     

非壅塞固体火箭冲压发动机及其贫氧推进剂

研究了非壅塞固体火箭冲压发动机的工作特性。研制出了能量高、燃速高、燃速压强指数高、低压燃烧性能好的铝镁贫氧推进剂配方。采用连管式试验与数值分析相结合的方法 ,对非壅塞固体火箭冲压发动机性能进行了系统的研究     

某些化合物对HTPB复合推进剂燃速压力指数的影响

本文研究了某些化合物对端羟基聚丁二烯(HTPB)复合固体推进剂燃速压力指数的影响。实验发现,硫化镉是一种较好的降低HTPB复合固体推进剂燃速压力指数的添加剂。当硫化镉与其它燃速催化剂混合使用时,在提高推进剂燃速的同时,仍能达到较大幅度降低燃速压力指数的目的。最后应用差热分析方法对硫化镉的作用机理作了初步的探讨。     

聚氨酯复合固体推进剂中等燃速压力指数及温度敏感系数的实验研究

研究了某些无机铅盐和氧化铝对燃速压力指数及温度敏感系数的影响。选择铬酸铅和活性氧化铝与某些燃速催化剂如氧化铬、硫化铜等一起作为推进剂的混合添加剂,使制得的摔推进剂具有中等的燃速和较低的燃速压力指数及温度敏感系数,同时具有良好的力学性能。     

嵌银丝贫氧推进剂燃烧特性

采用试验发动机法 ,对嵌银丝铝镁贫氧推进剂的燃烧特性进行了研究 ,得到了低压下嵌银丝铝镁贫氧推进剂的燃烧规律 ,研究了银丝直径和贫氧推进剂配方对嵌银丝发动机燃速的影响。结果表明 ,嵌银丝贫氧推进剂的燃烧过程由初始工作段、稳定工作段和结束段组成 ;采用较粗的银丝 (0 3mm和0 4mm)可以显著提高贫氧推进剂的燃速 ;提高贫氧推进剂的基础燃速也是提高嵌银丝贫氧推进剂燃速的有效方法之一。     

NEPE类推进剂燃烧模拟

在分析、研究硝胺和AP CMDB推进剂燃烧模型的基础上,结合NEPE类推进剂的配方和燃烧性能特点,建立了NEPE类推进剂燃烧的物理模型,并进行了燃速和压强指数的理论计算。结果表明,几乎100%的计算结果都在实验值的±10%范围内。这说明所建立的模型基本合理,编制的NEPE类推进剂燃速计算程序基本可行。     

“761”探空火箭推进剂的研制

根据“761”探空火箭设计提出的高燃速推进剂要求,本文进行了提高端羧基聚丁二烯推进剂燃速和其他性能的研究。本文提出:在端羧基聚丁二烯推进剂基础配方中加入Fe_3O_4燃速催化剂,并在推进剂药柱轴向嵌入长银丝,可以大幅度地提高燃速,并保证了其他性能。实验结果表明:这种推进剂的燃速可达40毫米/秒左右,燃烧性能及其他性能稳定可靠,满足“761”探空火箭的各项要求,也可以应用于其他端面燃烧的火箭发动机中。     

复合固体推进剂颗粒填充模型及其统计特性分析

复合固体推进剂属于高填充比颗粒类复合材料,氧化剂和金属颗粒在基体中的随机分布使其在细观尺度具有非均质的特点。从细观尺度研究固体推进剂燃烧及力学性能时,必须考虑颗粒级配、空间分布和种类等因素的影响。采用分子动力学方法,以硝酸酯增塑聚醚高能复合固体推进剂为研究对象,将固体颗粒模型化为球形,生成其在基体内随机分布的颗粒填充模型。利用Monte-Carlo算法模拟计算颗粒填充模型细观结构的两点概率函数,并研究了颗粒填充体积分数、尺寸与级配等参数对其的影响规律。从统计意义上给出具有各态历经性、统计均匀性和各向同性特点的颗粒填充构型最小周期性代表体元尺寸,可有效减小后续研究的计算量,节约计算成本。所构建的推进剂细观几何构型及对最小周期性代表体元尺寸的计算为后续开展复合固体推进剂细观尺度燃烧、燃面处铝团聚及力学性能数值研究奠定了基础。     

长期贮存的固体发动机药柱脱粘界面裂纹分析

为了分析长期贮存的固体导弹发动机药柱脱粘层界面裂纹在燃气内压和轴向过载联合作用下的扩展情况,建立了发动机药柱在包覆层与推进剂之间脱粘的三维有限元计算模型,并于脱粘界面的裂纹尖端设置三维奇异裂纹元,模拟脱粘界面裂纹扩展。在包覆层与推进剂之间设置不同深度脱粘,计算了在燃气内压和轴向过载联合作用下不同贮存期、不同深度的界面裂纹尖端的应力强度因子,得到了界面裂纹应力强度因子随贮存时间、脱粘深度的变化规律,对长期贮存的固体发动机脱粘界面裂纹的扩展进行了分析。     

进气道角度对含硼推进剂固冲发动机性能的影响

为了提高含硼推进剂固体火箭冲压发动机内硼颗粒的燃烧效率,采用颗粒轨道模型进行了补燃室两相流的数值模拟,其中硼颗粒的点火和燃烧模型采用的是King模型,建立了发动机补燃室内简单反应流模型,在该模型下研究了进气道的位置对非壅塞固体火箭冲压发动机燃烧效率的影响,并在此基础上进行直连式试验研究.结果表明,后进气道角度为60°时的燃烧效率比90°时高.     

具有离解反应的推进剂高压蒸发理论探讨

文中提出了具有液相离解反应的推进剂液滴高压蒸发模型,同时还考虑了燃气中极性气体成份对液滴蒸发的影响,并以N_2O_4推进剂液滴为例分析了具有液相离解反应的推进剂蒸发规律。结果表明,此类推进剂高压蒸发并不服从非液相离解反应推进剂的t_b～(?)。规律。模型的提出为液体火箭发动机燃烧室燃烧过程分析提供了新的液滴蒸发理论数据和计算方法。     

基于环形燃烧室结构的燃气发生器设计与仿真北大核心

为有效解决高能化学激光器压力恢复系统无法实现小型化及机动性能等问题,提出了以高温气源替代常温空气作为引射气源的方案,并设计了一种基于航空发动机环形燃烧室结构的空气/酒精燃气发生器。采用CFD计算软件开展了燃气发生器的流场仿真计算,获取了燃气发生器冷态及燃烧工况下的速度、压力与温度场,并将部分仿真计算结果与理论计算及试验值进行了对比。研究表明:燃气发生器设计合理,扩压器及二股腔道转接处无气流分离,帽罩处无溢流现象;主燃区回流区明显,且尺度适中,有利于组织燃烧,并有效指导了高能电火装置的位置布局;空气流量配比合理,主燃孔及掺混孔的射流深度满足燃烧及掺混要求;燃烧室总压恢复系数达到96.7%,燃烧效率实现98.4%,实现了高效燃烧;此外,相同工况下的理论计算值及试验结果验证了数值计算方法的合理可行性。     

基于动态平移因子的固体推进剂抗拉强度主曲线测试方法

固体推进剂抗拉强度主曲线是固体火箭发动机设计以及药柱结构完整性分析的重要依据。为此，提出了一种采用非破坏性的动态力学分析(dynamic mechanical analysis, DMA)测试与静态力学试验相结合得到抗拉强度主曲线的新方法。该方法基于动态力学性能主曲线平移因子与静态力学性能主曲线平移因子的一致性，采用非破坏性的动态平移因子确定平移因子，以少量的静态力学测试得到不同温度、拉伸速率下的抗拉强度数据，并按照确定的平移因子进行平移，得到抗拉强度主曲线。研究结果表明：由动态平移因子生成的抗拉强度主曲线与传统方法所得主曲线一致性很好，试验所耗费时间仅为传统方法的22%,材料耗费仅为传统方法的35%。     

外界环境和二次燃烧对喷管射流影响研究

为了研究外界环境变化以及二次燃烧现象对固体火箭发动机喷管射流流场结构的影响,采用四阶Runge-Kutta时间推进法及三阶MUSCL空间离散格式,建立了二维轴对称固体火箭发动机喷管燃气射流数值模型。在与文献结果对比验证的基础上,分析了不同海拔高度与马赫数以及二次燃烧现象对固体火箭发动机喷管自由射流结构的影响,获得了燃气射流马赫数场、温度场、组分云图分布以及轴线温度变化曲线。数值结果表明:随着海拔高度的升高,射流对外界的扰动区域变大,最大马赫数升高;随着外界气流马赫数的增加,燃气射流波节数减少,对外界环境的作用范围减小;另外,二次燃烧的发生会使得射流核心区域温度显著增加,激波与喷管轴线的交点位置向后推移。     

水中微气泡光散射偏振特性的研究

在Mie散射理论的基础上,建立气泡光散射模型,计算水中微小气泡与固体微粒在不同的粒径参数和散射角条件下的光散射偏振特性,并对两者进行比较.结果表明,水中气泡及微粒对入射光散射后偏振状态的改变十分复杂.总体上气泡的退偏振效应比固体微粒强25%,微小气泡与固体微粒对偏振状态的影响在粒径域和散射角上具有选择性.     

固体推进剂能量特性优化设计

本文在最小自由能法精确计算固体火箭推进剂能量特性程序的基础上,运用模式搜索优化方法,编制了电子计算机程序,用该程序能算出已知组分在最高比冲或最高特征速度下的最佳配方。优化计算结果和图象法(或精确计算)所得的结果是一致的。这证明固体推进剂能量特性的优化设计是成功的,为固体推进剂配方设计提供了一种有效的计算方法。     

关于固体火箭固有特性计算的几个问题

本文根据我校对固体推进剂做的大量测试及对固体火箭地面动态特性实测结果,并依据笔者对振动理论的研讨和多次计算结果,提出了从基本假设到振动理论选择的若干可以提高计算精度与计算速度的意见。     

固冲补燃室团聚硼颗粒燃烧试验

研究团聚硼颗粒在补燃室中的点火燃烧对提高固冲发动机性能具有重要意义。通过试验模拟固冲发动机工作过程的方法,开展了补燃室流场条件下的团聚硼颗粒点火燃烧试验。结合高速火焰图像处理技术和流场参数测量结果,对试验中团聚硼颗粒的点火燃烧状态、火焰结构以及颗粒尺寸变化等进行了分析,获得了补燃室燃气温度和氧气含量等因素对团聚硼颗粒点火燃烧过程的影响机制。对燃烧残渣进行了分析,发现燃烧前后颗粒尺寸变化不大,燃烧过程中高温气流可能进入了颗粒内部并与硼颗粒发生反应。     

固体火箭推进剂洗井原理

本文根据固体火箭推进剂释放能量高、燃气量大的特点,设计出一种新颖、高效、快速水井洗井器,并从洗井原理、洗井效率、固体火箭推进剂性能等方面对其可行性进行了详细分析和经济评估。采用该洗井器可减少洗井设备、简化现场操作、减少辅助工作量、缩短施工时间,提高洗井综合效益。该洗井器在煤田、油田钻井工艺方面也有一定的使用价值。     

围压下固体推进剂的破坏机理分析

贴壁浇筑的固体发动机推进剂药柱在点火状态下处于三向围压状态,而环向承受拉应变,亟待对围压下推进剂的破坏机理展开研究。基于自研的围压加载试验系统,通过开展推进剂在不同围压、温度和应变率下的单轴拉伸试验来研究围压、温度和应变率的耦合作用对推进剂力学行为的影响。针对围压下推进剂的力学响应特征,通过细观力学仿真进一步研究围压下推进剂的破坏形式,同时借助电镜扫描试验分析推进剂试样断面的形貌特征,通过试验和仿真相结合的手段分析了围压下推进剂的破坏机理。研究结果表明,围压下推进剂的损伤界面显著减少,且随着围压载荷的逐渐增加,推进剂的损伤形式从以颗粒脱湿为主转变为以颗粒破碎为主。