铝含量和含氟有机化合物对丁羟推进剂燃烧性能的影响
发布时间：2021-02-04 12:55
为进一步提高HTPB推进剂的能量并抑制铝粉在燃烧过程中的团聚,制备了铝粉质量分数为16%～22%的端羟基聚丁二烯（HTPB）推进剂,并分别加入含氟有机化合物（OF）作为铝燃烧促进剂,研究了铝含量和OF对HTPB推进剂燃烧性能的影响;使用氧弹量热仪测定了推进剂在氩气氛围下（3MPa）的爆热;收集在3MPa下推进剂燃烧的凝聚相产物,采用激光粒度仪、X射线光电子能谱仪（XPS）及X射线衍射仪（XRD）等分别对其进行粒度分布、元素和物相分析;通过线扫描摄像机和高压燃烧室系统测定推进剂的燃速;利用高速摄影系统观察推进剂燃面上熔铝粒子的团聚过程。结果表明,HTPB推进剂在铝粉质量分数为20%时实测爆热最大,含氟有机物OF的引入使得爆热有所下降;随着HTPB推进剂中铝含量的提高,燃面上熔铝粒子的团聚愈加严重,凝聚相燃烧产物的尺寸和残留铝含量均逐渐增加;加入含氟有机物OF能够促使-Al2O3和AlF3的生成,有效抑制铝颗粒在燃烧过程中的团聚,使凝聚相燃烧产物的尺寸和残留铝含量显著降低,当铝粉质量分数为20%时,OF的加入使得残留铝的生成...
【文章来源】：火炸药学报. 2020,43(01)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝含量测定装置示意图
利用线扫描摄像燃速测定系统测定推进剂样品在不同压力下的燃速(样条尺寸为4mm×4mm×20mm),并采用维也里燃速公式r=bpn计算燃速压强指数[11-12]。采用高速摄像机和自主建立的实验装置(如图2所示)研究常压下固体推进剂的动态燃烧表面。高速摄像机配备有Nikon AF Zoom-Nikkor微距镜头和长焦镜头。高速摄像机固定在可调工作台上,便于调整焦距。采用石英玻璃材质的小型透明燃烧器,固定在位置可滑动调节的支架上;燃烧器连接有保护气源(N2),在燃烧条件下及时排出燃烧产物,以免影响拍摄图像的清晰度。高速摄像机位置固定和焦距调准后,用一个标尺标定放大倍率。拍摄燃烧表面时,推进剂药条尺寸为:厚度2mm,宽5mm,长26mm,镜头由微距镜头和长焦镜头对接,摄像机拍摄速率为4500pps,曝光时间约为50μs。点火位置为药条长度方向的一端,开启保护气源,利用电子点火器将推进剂样品引燃,进行高速拍摄。2 结果与讨论
图3给出了铝含量和OF对HTPB推进剂凝聚相燃烧产物粒度分布的影响。当铝粉质量分数为16%时(S1和S5),燃烧产物的粒度呈现双峰分布,主峰集中在0.6～5μm之间,在10～100μm之间也存在微弱的峰。当铝粉质量分数为22%时(S4和S8),燃烧产物的粒度呈现三峰分布,主峰集中在2～10μm之间,在10～100μm之间有较强的峰。这表明铝含量的提高会加剧铝粉在燃烧过程中的团聚,使得大尺寸的凝聚相燃烧产物明显增多。当铝含量相同时,加入OF不会对粒度分布的峰形产生影响,但使得小尺寸(0.6～10μm)燃烧产物峰的强度升高,大尺寸(10～100μm)燃烧产物峰的强度降低,表明OF可有效减少铝粉在燃烧过程中的团聚,从而降低固体产物的粒度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]收集方法对NEPE推进剂凝相燃烧产物特性的影响[J]. 胡翔,庞爱民,汪越,唐泉,韩丽萍. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]铝/有机氟化物复合物对含铝HTPB推进剂燃烧性能的影响[J]. 李艺,郭晓燕,杨荣杰,李子妍,王宁飞. 火炸药学报. 2016(06)
[3]固体推进剂铝粉燃烧特性及机理研究进展分析[J]. 唐泉,庞爱民,汪越. 固体火箭技术. 2015(02)
[4]固体推进剂燃烧过程实时监测与燃速测定系统[J]. 杨荣杰,李玉平,刘云飞,华志春. 推进技术. 2000(01)
本文编号：3018344
【文章来源】：火炸药学报. 2020,43(01)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝含量测定装置示意图
利用线扫描摄像燃速测定系统测定推进剂样品在不同压力下的燃速(样条尺寸为4mm×4mm×20mm),并采用维也里燃速公式r=bpn计算燃速压强指数[11-12]。采用高速摄像机和自主建立的实验装置(如图2所示)研究常压下固体推进剂的动态燃烧表面。高速摄像机配备有Nikon AF Zoom-Nikkor微距镜头和长焦镜头。高速摄像机固定在可调工作台上,便于调整焦距。采用石英玻璃材质的小型透明燃烧器,固定在位置可滑动调节的支架上;燃烧器连接有保护气源(N2),在燃烧条件下及时排出燃烧产物,以免影响拍摄图像的清晰度。高速摄像机位置固定和焦距调准后,用一个标尺标定放大倍率。拍摄燃烧表面时,推进剂药条尺寸为:厚度2mm,宽5mm,长26mm,镜头由微距镜头和长焦镜头对接,摄像机拍摄速率为4500pps,曝光时间约为50μs。点火位置为药条长度方向的一端,开启保护气源,利用电子点火器将推进剂样品引燃,进行高速拍摄。2 结果与讨论
图3给出了铝含量和OF对HTPB推进剂凝聚相燃烧产物粒度分布的影响。当铝粉质量分数为16%时(S1和S5),燃烧产物的粒度呈现双峰分布,主峰集中在0.6～5μm之间,在10～100μm之间也存在微弱的峰。当铝粉质量分数为22%时(S4和S8),燃烧产物的粒度呈现三峰分布,主峰集中在2～10μm之间,在10～100μm之间有较强的峰。这表明铝含量的提高会加剧铝粉在燃烧过程中的团聚,使得大尺寸的凝聚相燃烧产物明显增多。当铝含量相同时,加入OF不会对粒度分布的峰形产生影响,但使得小尺寸(0.6～10μm)燃烧产物峰的强度升高,大尺寸(10～100μm)燃烧产物峰的强度降低,表明OF可有效减少铝粉在燃烧过程中的团聚,从而降低固体产物的粒度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]收集方法对NEPE推进剂凝相燃烧产物特性的影响[J]. 胡翔,庞爱民,汪越,唐泉,韩丽萍. 固体火箭技术. 2017(01)
[2]铝/有机氟化物复合物对含铝HTPB推进剂燃烧性能的影响[J]. 李艺,郭晓燕,杨荣杰,李子妍,王宁飞. 火炸药学报. 2016(06)
[3]固体推进剂铝粉燃烧特性及机理研究进展分析[J]. 唐泉,庞爱民,汪越. 固体火箭技术. 2015(02)
[4]固体推进剂燃烧过程实时监测与燃速测定系统[J]. 杨荣杰,李玉平,刘云飞,华志春. 推进技术. 2000(01)
本文编号：3018344
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