计算机辅助氧弹量热计探索火箭燃料的推进性能

发布时间：2021-06-05 21:09

　　本实验基于现行"综合化学实验"进行创新性改进。将一定压力的氮气充入氧弹,在以硝酸钾为氧化剂、三氧化二铁为催化剂的条件下,混合一定比例的蔗糖得到硝糖燃料,进行燃烧,采用环境恒温量热计记录蔗糖燃烧过程中的温度变化,再通过雷诺作图法校正产生的DT偏差,最终计算得到硝糖燃烧过程的恒容热效应,即为硝糖燃料的爆热值。当蔗糖:硝酸钾:氧化铁的质量比为39:59:2时,其爆热值最大,比冲最大。在上述实验的基础上,选择最佳配比的硝糖燃料,用于计算机仿真模拟火箭发射系统。通过改变燃烧室压力和燃料流速,计算得到该最佳配比硝糖燃料的比冲和火箭飞行高度,进而得到采用单级火箭将东方红一号卫星送入预定轨道的发动机参数。改变每一级火箭的燃料类型与比例,设计得到适于推进不同卫星进入预定轨道的二级火箭和三级火箭。通过设计氧弹量热计的拓展应用与计算机仿真模拟相结合的实验,达到已有实验的创新设计、启发学生创造性和引起科研兴趣的目的。 

【文章来源】：大学化学. 2020,35(04)

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

氧弹量热计测量装置

学生通过计算机模拟实验系统进行预习。点击“开始实验”(图2a)。分别进入“实验原理”(图2b)、“仪器试剂”(图2c)、“实验模拟”(图2d)进行预习。2.3.2 不同配比硝糖爆热值的测定

图3为硝糖燃料中蔗糖质量分数ω与爆热值QV关系图。从图中可见，在蔗糖含量为39%时，具有最大爆热值。这是由于蔗糖含量低于39%时，燃料偏少，故呈现随着蔗糖含量下降，爆热值下降的趋势；而当蔗糖含量大于39%时，在惰性环境下，氧化剂硝酸钾含量不足，导致蔗糖不能完全反应，爆热值出现随蔗糖含量增加而下降的趋势。根据图3可得出硝糖燃料的最佳配比。3.3 不同燃烧室压力对硝糖燃料比冲的影响

【参考文献】：
期刊论文
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[2]比冲就是喷流速度[J]. 一林.  国际太空. 2001(08)
[3]固体推进剂高精度爆热测试系统设计[J]. 卢洪义,杨兴根.  电子技术应用. 1999(08)
[4]TN在固体推进剂中能量特性的计算研究[J]. 张炜,田德余.  宇航学报. 1984(02)



本文编号：3212918