采用熱分析法、靜態(tài)燃速測試、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機(jī)燃速測試、爆熱測試、高速攝像等手段,對比研究了石墨烯包覆鋁粉取代相同規(guī)格鋁粉后HTPB推進(jìn)劑的熱分解特性、燃燒特性及燃燒過程。結(jié)果表明,石墨烯包覆鋁粉加入后使AP低、高溫分解峰分別推遲7℃和22℃,抑制了AP分解,導(dǎo)致推進(jìn)劑燃速有所降低。石墨烯包覆鋁粉對丁羥推進(jìn)劑團(tuán)聚的影響具有兩面性,一方面推進(jìn)劑在石墨烯的導(dǎo)熱作用下,石墨烯包覆鋁粉燃燒更加充分,從而改善了這部分Al-G復(fù)合物的團(tuán)聚。另一方面鋁顆粒的燃面滯留時間延長和熔化程度增加,燃燒產(chǎn)生大粒徑團(tuán)聚物,從而導(dǎo)致石墨烯對改善丁羥推進(jìn)劑鋁粉燃燒效率不明顯。 

【文章來源】：固體火箭技術(shù). 2020,43(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

Al粉和Al-G粉在放大倍數(shù)為3000倍時的SEM圖

采用DTA測試了兩種推進(jìn)劑的熱分解特性，結(jié)果見圖2。從圖2可看出，推進(jìn)劑存在多個特征峰，與典型AP的熱分解特性存在對應(yīng)關(guān)系。其中含鋁粉丁羥推進(jìn)劑中的259℃對應(yīng)AP的晶型轉(zhuǎn)變，301℃為AP低溫分解峰溫，352℃、371℃都應(yīng)歸于AP高溫分解峰溫。含Al-G復(fù)合物丁羥推進(jìn)劑中的252℃對應(yīng)AP的晶型轉(zhuǎn)變，308℃為AP的低溫分解峰溫，338、393℃歸于AP高溫分解峰溫。與含鋁粉丁羥推進(jìn)劑相比，加入Al-G復(fù)合物后對AP分解峰具有調(diào)控作用，AP晶型轉(zhuǎn)變溫度提前7℃而低溫分解溫度推遲了7℃，高溫峰推遲22℃，抑制AP分解。

鋁粉燃燒過程通常分為積聚、聚集、凝聚三個步驟[11]，燃燒過程中鋁液滴明暗表現(xiàn)為暗-稍亮-亮。圖3(a)～(c)給出了1 MPa下N2氣氛中，含鋁粉丁羥推進(jìn)劑燃燒表面展現(xiàn)出來的普通鋁粉三個典型燃燒過程。圖3(a)可清晰看到珊瑚狀的融化物，圖3(b)可觀察到非球形的融化物存在“煙霧尾巴”[19-20]，說明非球形融化物已經(jīng)開始燃燒，形成火焰結(jié)構(gòu)，圖3(c)中的球形液滴是聚集過程中非球形融化物坍塌造成的，聚集物越多，坍塌前后的變化越大。因為積聚過程中部分金屬顆粒已經(jīng)熔化，所以相鄰的顆粒可以粘在一起。聚集物是熔融液滴和金屬的混合物，而最終的凝聚物完全是液滴。其中聚集的時間、參與聚集的鋁粉顆粒數(shù)，是影響不同推進(jìn)劑凝聚物尺寸的重要因素之一[21]。圖4(a)～(c)所示給出了含鋁粉丁羥推進(jìn)劑中主要的聚集-凝聚過程，圖4(a)中液相鋁不均勻蒸發(fā)，并在受力作用下發(fā)生移動[22]，兩相鄰顆粒相向而行，如圖4(b)，最終融合形成4(c)中約195μm的液滴。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3090301