侵蚀燃烧综述

引言 在所有固体推进剂的稳态燃烧模型中,都假定平行于固体推进剂表面的速度分量平均值为零。然而,实际上固体火箭发动机的设计往往采用侧面燃烧装药,因而不可避免地存在着平行于燃烧表面的气流速度对于推进剂燃烧速率的影响。这种现象通常称为侵蚀或浸蚀(erosion),而所谓侵蚀燃烧或浸蚀燃烧(erosive burning),是指推进剂装药的法向燃烧速率(通常简称燃烧速率)对平行于燃烧表面的气流状态的敏感性而言。     

二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响研究

为了研究二茂铁类燃速催化剂对含镁铝富燃料推进剂一次燃烧性能的影响,设计了含不同种类、不同含量燃速催化剂的含镁铝富燃料推进剂配方,并对各配方的燃速、燃烧温度和爆热进行了测试。实验结果表明:叔丁基二茂铁、卡托辛和巴特辛均可明显提高含镁铝富燃料推进剂的燃速,其中巴特辛对含镁铝富燃料推进剂的燃速提升效果最为明显;加入叔丁基二茂铁和卡托辛后,含镁铝富燃料推进剂的燃速指数基本不变,但加入巴特辛后,推进剂的燃速与压强的关系背离指数关系;三种二茂铁类燃速催化剂均可通过提高一次燃烧过程中燃料和氧化剂的混合程度,使得推进剂的燃烧温度和放热量提高,其中巴特辛的效果最为明显。     

长金属丝对固体推进剂燃速和装药的影响

应用热传导基本原理初步建立金属丝对装药轴向燃速影响的数学模型,定性地分析金属材料和推进剂的性质与尺寸对轴向燃速的影响规律,结果与实验结果基本一致。另外,分析两种燃烧速度——推进剂自身固有燃速与轴向燃速对火箭发动机装药燃烧面变化的影响规律,推导出装药燃烧面、推力、锥角、到达等面燃烧的时间、余药量等计算公式,以及与嵌入金属丝的根数和位置之间的关系,作为双向燃烧装药设计的计算基础。     

工艺溶剂对AP/CMDB推进剂燃烧性能的影响

通过溶剂含量的测定,研究了AP/CMDB推进剂药柱工艺溶剂含量的分布规律,测试了不同工艺溶剂含量推进剂的燃速,采用单幅摄像系统拍摄了不同溶剂含量推进剂的燃烧波结构图片。结果表明,药柱内部至表面溶剂含量近似于线性分布;溶剂含量降低,溶剂浓度梯度下降,10~22 MPa推进剂燃速和燃速压强指数提高;溶剂含量降至1.1%以下,燃速趋于恒定。溶剂对AP/CMDB推进剂燃烧性能的影响机理为:溶剂的存在降低了推进剂的燃温和燃烧热值,减少了气相反应区向燃烧表面的反馈热量,使推进剂燃速降低。     

硝胺推进剂燃烧规律及其调节技术

通过比较和分析粘合剂能量水平的差异，结合燃速催化剂筛选和氧化剂粒度级配等实验，探讨了ＮＥＰＥ推进剂的燃烧规律和调节技术．采用同ＣＭＤＢ推进剂中相似的燃速催化体系，对ＮＥＰＥ推进剂燃烧性能可产生较好的催化效果．观察到降低ＡＰ粒度并进行级配是提高燃速和降低压力指数的重要措施．     

固体火箭发动机侵蚀比的半经验理论估算

本文根据传热理论建立了一个估算侵蚀燃烧的半经验理论公式。它给出侵蚀燃速 r与质量流率 pu 之间的隐函数关系。文中把此半经验理论公式与侵蚀燃烧贴片法的实验结果作了比较。并得出侵蚀比ε与通气参量(=S_b/A_r)之间的一个近似公式,可以用来在发动机的研制阶段估算侵蚀燃烧的影响。     

湍流射流点火预燃室射流孔对甲醇发动机性能及排放影响的研究

基于一台四冲程单缸发动机开展预燃室结构和射流孔直径对湍流射流点火(turbulentjetignition,TJI)甲醇发动机性能和燃烧特性的影响研究．试验采用直单孔和斜三孔两种类型预燃室射流孔，根据预燃室是否喷射甲醇，预燃室可分为主动式预燃室和被动式预燃室．结果表明，预燃室射流孔直径过大会使射流强度减弱，进而导致主燃烧室燃烧速率降低，不利于稀薄工况下的稳定燃烧；预燃室射流孔过小则会导致节流损失和淬息作用增强，造成稀薄工况缸内燃烧恶化，且污染物排放增加．稀燃工况下，对于直单孔预燃室，4 mm直单孔预燃室性能表现较好，可产生较强的射流，拓宽发动机稀燃极限、提升燃烧稳定性，同时降低指示油耗率，减少污染物排放．预燃室结构不同时，斜三孔预燃室可产生与活塞表面平行的射流火焰，TJI甲醇发动机获得更好的动力性与燃油经济性，且污染物生成较少；同时，斜三孔预燃室可在主燃烧室产生多股射流，提供分布更加广泛的点火源，促进缸内快速燃烧，有效提升稀燃工况下的燃烧稳定性．不同发动机负荷下，斜三孔预燃室的使用可使发动机获得更好的燃烧和排放性能；TJI甲醇发动机具有较好的经济性和燃烧稳定性，同时，缸内燃烧速率更高，...     

平台双基推进剂铅炭催化燃烧模型的研究

该文分析了双基推进剂和平台双基推进剂稳态燃烧条件下燃烧表面解初期产物的化学性质，建立了催化条件下中间产物裂解模型，由此导出有铅炭催化化时双基推进剂的燃速公式，此公式可以定量地再现双基平台推进剂的“平台”和“麦撒”燃烧现象的全过程。     

RDX-CMDB推进剂低压燃烧性能研究

用燃速测试研究了燃烧催化剂(铅盐、铅盐/铜盐、铅盐/铜盐/炭黑)、燃烧稳定剂(Ca CO3、Ti O2、Mg O及Al2O3)以及RDX粒径(7μm、21μm和45μm)对RDX-CMDB推进剂在低压下[(1~5)MPa]燃烧性能的影响。结果表明,复配体系的燃烧催化剂可有效提高RDX-CMDB推进剂的燃速并降低其压强指数,推进剂燃速随RDX粒径增大而提高,Ca CO3可提高推进剂燃速,Ti O2、Mg O和Al2O3会导致推进剂燃速降低。     

低温等离子体汽油重整对稀燃极限影响的实验

为提高稀薄燃烧汽油机的稀燃极限,提出了一种借助低温等离子体,利用稀薄燃烧发动机排气中的氧气和水蒸气对燃油进行重整,以制得富氢的混合气体辅助发动机进行稀薄燃烧的方法．设计了一套等离子体排气重整系统,并对其进行了排气重整性能的研究．在一台稀燃发动机上进行了低温等离子体燃油重整对稀薄燃烧极限影响的实验,实验结果表明：利用等离子体排气重整系统,能够进一步扩大发动机的稀燃极限;重整比例每增大10％,发动机燃烧极限增大约1～2个空燃比单位．     

高能气体压裂火药燃烧及射孔泄流规律的研究

高能气体压裂的压力—时间过程决定了所形成的裂缝几何形态和对套管及水泥环的破坏程度,而火药的燃烧规律和流体通过射孔孔眼的泄流规律是影响压力过程的两个决定性因素。本文基于火药平行层燃烧规律及泄气条件对密闭容器压力公式进行了修正,用因次分析法导出了泄流规律的形式,并将火药燃烧与孔眼泄流结合起来逐步计算瞬时压力过程。通过对数值计算结果的分析讨论,为高能气体压裂装药设计提供理论依据。     

火药不均一性引起初速散布的密闭爆发器试验预估

该文在火炮、装填条件、点火系统及测试条件控制严格一致条件下，各火药批的初速或然误差呈现出有规律变化的实践基础上，从理论方面论述了由火药本身燃烧不均一性所引起的初速散布与其在密闭爆发器中的燃烧特征之间具有一定的关系，从而得到应用密闭爆发器来预估初速或然误差的工程方法，并应用实际射击试验数据加以验证。     

硼粉燃烧热测试中助燃剂选取的研究

为了提高助燃法测试硼粉燃烧热值的准确性,探寻助燃剂选取的规律原则,分别选用含硼推进剂研制领域常见的苯甲酸、90方片药、镁粉、某火箭推进剂测试标准药四种物质作为助燃剂,采用干法和湿法两种混合方式,在GR3500氧弹量热计中测试了95级无定形硼粉的燃烧热,进行对比实验研究。结果显示:不加助燃剂,直接测试硼粉燃烧热,点火失败;采用不同的助燃剂,硼粉的燃烧效率不同。分析认为选择的助燃剂应具有易引燃、高热值、高燃温、低成气率的特点,同时燃速应和硼粉相匹配,化学性质应和硼粉具有良好的相容性。另外,混合试样中,助燃剂和硼粉结合地越紧密,混合地越均匀,越能发挥助燃作用.相比于干法混合,湿法混合制作固态药条试样测试硼粉燃烧热值时,硼粉燃烧效率更高。     

燃速低温感的高能硝胺发射药研究

利用差示扫描量热法和密闭爆发器测试方法对含有NX燃速改良剂的高能硝胺发射药的热分解和燃烧性能及燃速温度系数进行研究。研究结果表明，NX燃速改良剂对改善硝胺发射药的燃烧性能和降低燃速温度系数有很好的效果。     

单和双燃速固体发动机零维内弹道方程探讨

基于热力学第一定律的一般表达式,推导了单燃速和双燃速固体火箭发动机零维内弹道能量方程,并指出一些有关固体火箭发动机原理的教材中给出的单燃速零维内弹道方程在理论上并不严格一致的两个原因:一是忽略了发动机点火启动过程中燃烧室内的温度变化;二是忽略了因推进剂燃面退移控制系统所做的容积功.在一个算例中,教材中的内弹道方程计算出的点火启动时间比本文方程计算出的时间约长40%,说明不宜忽略点火启动过程中燃烧室内燃气温度的变化.     

全燃高炉煤气锅炉的优化设计

高炉煤气作为二次能源用于锅炉 ,存在着燃烧不稳定等问题。通过将炉膛分成强燃区和传热区、把烧嘴放在炉膛下部、建立储气罐、采用布袋除尘器等优化设计 ,可使全燃高炉煤气锅炉安全、有效地工作。     

钝感火药装药膛内实际燃烧规律的研究

目的 研究钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,方法 制备一种双基钝感火药,并在大口径火炮上进行射击实验,用内弹道势平衡的方法研究了该钝感火药装药膛内的实际燃烧规律,结果 采用钝感火药装药后,膛内实际燃烧的热平衡点参数向后移动,钝感 火药装药燃气生成函数可分别用三次函数和二次函数的拟合式表示,其膛内实际燃烧速度函数可表示为以相结压力冲量为自变量的指数函数或正比函数,结论利用内弹道势平衡方法研究钝感火药装     

含球形硼粉CMDB推进剂的燃烧性能

用燃速测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱仪(EDS)和单幅照相技术研究了含球形硼粉改性双基推进剂(CMDB)的燃烧性能、熄火表面和火焰结构。结果表明,球形硼粉主要在推进剂燃烧表面或接近燃烧表面处熔融、燃烧,用等质量的球形硼粉替代黑索今(RDX),推进剂燃速和凝聚相热分解的剧烈程度下降,压强指数升高。     

偶氮二甲酰胺对BAMO-THF/PSAN推进剂性能的影响

将发泡剂偶氮二甲酰胺(ADA)引入到BAMO-THF/PSAN推进剂中,以改善该推进剂的力学和燃烧性能.通过红外和热失重分析以及推进剂拉伸实验和燃速测试,研究了ADA对BAMO-THF/PSAN推进剂性能的影响,并对作用机理进行了探讨.结果表明:ADA对BAMO-THF/PSAN推进剂的力学和燃烧性能有改善作用,当ADA质量分数为8%时,推进剂最大应力提高了约40%,最大应力下延伸率提高了约36%,燃速压力指数从0.72降至0.56,而推进剂比冲仅下降2.1%.     

基于热力学模型的枪弹烧毁系统安全分析

枪弹逐层烧毁法是报废枪弹烧毁的一种重要的方法,是今后报废枪弹处理的主要手段。在实验的基础上,分析了枪弹发射药的燃烧产物的状态参数,建立了烧毁系统的热力学模型并推导出了烧毁笼排出气体的温度及流速与泄气面积的关系,为控制排出气体的流速、防止出现爆轰、确保系统安全等提供理论依据。