水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)是超高速魚雷的巡航動(dòng)力推進(jìn)系統(tǒng)，采用高能水反應(yīng)金屬燃料作為燃料，利用海水作為氧化劑，具有很高的比沖和推力，是未來超高速水中兵器的最佳動(dòng)力裝置。水反應(yīng)金屬燃料的能量在水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的兩次燃燒過程中釋放出來，其高能量特性取決于配方中的高金屬含量，但高金屬含量加大了推進(jìn)劑加工工藝的難度和限制了一次燃燒性能的提高，本文通過理論分析、工藝和燃燒性能調(diào)節(jié)，制備出高鎂粉、鎂鋁合金粉含量的水反應(yīng)金屬燃料推進(jìn)劑，并對(duì)推進(jìn)劑的一次、二次燃燒過程進(jìn)行分析，合理推斷了水反應(yīng)金屬燃料的燃燒機(jī)理，為水反應(yīng)金屬燃料推進(jìn)劑的性能調(diào)節(jié)提供理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本文通過工藝加工性能和燃燒性能優(yōu)化篩選出鎂基水反應(yīng)金屬燃料推進(jìn)劑最優(yōu)配方為Mg57%、AP28%、 GFP4%、粘合劑體系11%，3MPa燃速達(dá)21.3mm·s-1。利用熱重分析儀對(duì)水反應(yīng)金屬燃料推進(jìn)劑中的各固相組分進(jìn)行了熱性能分析，通過高壓燃燒室及金屬/高溫水反應(yīng)裝置模擬了水反應(yīng)的二次燃燒過程，利用SEM、EDS、XRD及化學(xué)分析方法對(duì)一次二次燃燒固相產(chǎn)物的形貌和組分進(jìn)行分析，一次燃燒固相產(chǎn)物主要由Mg、MgO、MgCl2及C組成，二次燃燒固相產(chǎn)物只剩余... 

【文章來源】：北京理工大學(xué)北京市 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

“暴風(fēng)雪”魚雷示意圖

50m/s或者更高），這時(shí)在魚雷的頭部安放的空泡發(fā)生器的邊緣開始出現(xiàn)空泡，為了使空泡進(jìn)一步擴(kuò)展成為超空泡，必須向發(fā)生空泡的部位注入氣體，空泡逐漸擴(kuò)大，最后將整條魚雷包裹在氣泡中。圖1.2所示為一種“超空泡”魚雷的運(yùn)動(dòng)示意圖。圖1.2 “超空泡”魚雷發(fā)射示意圖這樣超空泡魚雷表面的絕大部分接觸的不是水而是低密度的氣泡，使魚雷航行基本不受水的粘性阻力的影響，使魚雷的航速有了質(zhì)的提高。但要實(shí)現(xiàn)超空泡魚雷高速運(yùn)動(dòng)，必須讓魚雷在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到“空化”臨界速度，這就要求魚雷推進(jìn)系統(tǒng)必須提供足夠高的推力，也就是說必須燃燒有最大比推力的高能密度燃料[14,15]。若采用常規(guī)固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣推進(jìn)方式作為推進(jìn)系統(tǒng)，與“超空泡”技術(shù)相結(jié)合，使雷體尾端包裹在空泡內(nèi)，雖然能夠滿足超高速魚雷的推力和速度要求，但由于該類推進(jìn)劑自身攜帶氧化劑和燃燒劑，因而能量密度受到限制，無法滿足遠(yuǎn)航程要求[16,17]。俄羅斯專家在對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、核動(dòng)力裝置、高速柴油機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等多種動(dòng)力裝置進(jìn)行比較之后

燃燒效率有不利影響。此外，對(duì)于澆注工藝來說，高金屬含量對(duì)推進(jìn)劑制備工藝和推進(jìn)劑燃燒性質(zhì)調(diào)節(jié)帶來困難。圖1.3 水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖在水反應(yīng)金屬燃料研究過程中發(fā)現(xiàn)，為達(dá)到澆注工藝的要求水反應(yīng)金屬燃料的大粒徑的金屬含量高、氧化劑含量低，造成一次燃燒溫度低，燃速低，且一次燃燒產(chǎn)物中含有大量金屬、金屬氧化物、碳等凝聚相產(chǎn)物，氣態(tài)產(chǎn)物含量較少，噴射效率較低，二次燃燒效率低等問題。因此為解決這些問題，需要探索大量添加小粒徑金屬粉時(shí)的粒度級(jí)配問題，以滿足澆注工藝要求的同時(shí)提高一次燃燒性能，需要研究水反應(yīng)金屬燃料的一次、二次燃燒過程和燃燒機(jī)理，并尋找合適的配方體系，這是本課題研究工作的重點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]鎂/水著火燃燒模型及高溫均相反應(yīng)機(jī)理研究[D]. 韓志江.浙江大學(xué) 2012
[2]水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)用鎂基水反應(yīng)金屬燃料一次燃燒性能研究[D]. 李是良.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]水沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)鎂顆粒燃燒機(jī)理試驗(yàn)研究[D]. 朱千穩(wěn).國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3609725