【摘要】：固體貧氧推進(jìn)劑作為推進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)力來源,其點(diǎn)火性能對(duì)固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)(SFRJ)工作特性的影響顯著。固體貧氧推進(jìn)劑點(diǎn)火過程和燃燒性能的研究有助于揭示固體貧氧推進(jìn)劑燃燒機(jī)理,為建立和驗(yàn)證推進(jìn)劑點(diǎn)火模型提供參考數(shù)據(jù),對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)的性能預(yù)估具有重要指導(dǎo)意義。本文對(duì)鋁鎂貧氧推進(jìn)劑在低壓環(huán)境下和切向氣流環(huán)境下的點(diǎn)火燃燒特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并測(cè)量得到了鋁鎂貧氧推進(jìn)劑在點(diǎn)火燃燒過程中的燃燒波溫度分布。(1)在低壓環(huán)境下,以不同激光熱流密度對(duì)鋁鎂貧氧推進(jìn)劑進(jìn)行激光點(diǎn)火實(shí)驗(yàn),研究了低壓對(duì)鋁鎂貧氧推進(jìn)劑點(diǎn)火和燃燒特性的影響,用高速攝影儀記錄了推進(jìn)劑的點(diǎn)火燃燒過程。結(jié)果表明,隨著壓強(qiáng)的降低,推進(jìn)劑點(diǎn)火延遲時(shí)間增加,但隨著熱流密度的增大,壓強(qiáng)對(duì)點(diǎn)火延遲時(shí)間的影響顯著降低;壓強(qiáng)對(duì)推進(jìn)劑燃速影響較大,隨著壓強(qiáng)的降低,推進(jìn)劑燃速降低,當(dāng)壓強(qiáng)從O.1MPa降至O.01MPa時(shí),燃速降低47%;用Vielle公式和Summerfield公式對(duì)燃速進(jìn)行回歸分析,發(fā)現(xiàn)在低壓環(huán)境下Vielle燃速公式更適用于表征鋁鎂貧氧推進(jìn)劑的燃速特性。用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線能譜儀(EDS)對(duì)鋁鎂貧氧推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)物進(jìn)行了掃描,分析了低壓對(duì)推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)物微觀組織和燃燒產(chǎn)物粒度的影響。(2)在不同切向氣流速度和不同切向氣流組分工況下對(duì)鋁鎂貧氧推進(jìn)劑進(jìn)行激光點(diǎn)火,研究其點(diǎn)火燃燒特性。結(jié)果表明,隨著氣流速度的增加,推進(jìn)劑燃燒表面的侵蝕燃燒效應(yīng)也越明顯;氣流速度還影響著推進(jìn)劑表面反應(yīng)的擴(kuò)散速率,當(dāng)氣流速度較低時(shí),隨著氣流速度的增大,點(diǎn)火延遲時(shí)間逐漸降低,當(dāng)氣流速度為0.8L/min時(shí),點(diǎn)火延遲時(shí)間降至最低為350ms,但隨著氣流速度的繼續(xù)增大,點(diǎn)火延遲時(shí)間呈增加趨勢(shì)。隨著氣流組分中氧含量的增加,推進(jìn)劑點(diǎn)火延遲時(shí)間減小,但當(dāng)氣流組分氧含量低于14%或高于21%時(shí),氧含量對(duì)推進(jìn)劑點(diǎn)火延遲時(shí)間的影響減弱。(3)采用熱電偶測(cè)溫技術(shù)研究了鋁鎂貧氧推進(jìn)劑燃燒過程中激光功率密度和低壓對(duì)燃燒波溫度分布的影響。結(jié)果表明:推進(jìn)劑對(duì)激光能量有深度吸收效應(yīng),激光功率密度越大,表面向固體內(nèi)部傳熱越快,深度吸收效應(yīng)表現(xiàn)得越明顯。低壓對(duì)推進(jìn)劑固相溫度幾乎無影響,而對(duì)表面反應(yīng)區(qū)和氣相區(qū)溫度分布有較大影響。推進(jìn)劑燃燒表面溫度隨著壓強(qiáng)的降低而降低,壓強(qiáng)從O.1MPa降低到0.02MPa時(shí),燃燒表面溫度降低約80K;火焰區(qū)溫度也隨著壓強(qiáng)的降低而降低,壓強(qiáng)從0.1MPa降低到0.02MPa時(shí),火焰區(qū)溫度降低約50K。當(dāng)壓強(qiáng)較低時(shí)(0.06MPa以下),火焰區(qū)燃燒波溫度波動(dòng)較大。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：V512
【圖文】：

圖１．１固體燃料沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)示意圖逡逑固體推進(jìn)劑的點(diǎn)火過程包含傳熱、流動(dòng)、相變、化學(xué)組分的質(zhì)量和濃度擴(kuò)散等復(fù)雜逡逑瞬態(tài)現(xiàn)象，如圖１．２所示。影響固體推進(jìn)劑點(diǎn)火性能的因素眾多，除點(diǎn)火能量、推進(jìn)劑逡逑組分、環(huán)境溫度外，點(diǎn)火環(huán)境壓強(qiáng)和環(huán)境氣體濃度對(duì)點(diǎn)火性能也有明顯影響［３，４］。固體推逡逑進(jìn)劑燃燒期間的反應(yīng)速率比通常見到的化學(xué)反應(yīng)速率快得多，燃燒時(shí)還常伴有物理（速逡逑度，溫度，壓力）變化，所以必須引入氣動(dòng)熱化學(xué)的理論才能更清楚的認(rèn)識(shí)固體推進(jìn)劑逡逑燃燒機(jī)理。如此一系列的復(fù)雜點(diǎn)火過程導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)研究困難重重，現(xiàn)有的推進(jìn)劑點(diǎn)火燃燒逡逑理論尚不足以全面描述燃燒機(jī)理。為了能更加清晰精確地描述固體推進(jìn)劑的點(diǎn)火燃燒過逡逑程，建立更加完善合理的點(diǎn)火燃燒理論，國(guó)內(nèi)外科研人員仍１邋塔持不斷探索的科研精神，逡逑孳孳不息地對(duì)固體推進(jìn)劑點(diǎn)火進(jìn)行著深入的研宄［ｗ］。逡逑１逡逑

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2732590