可控推力固体推进剂研究现状及三维聚乙烯醇凝胶合成
发布时间：2021-08-12 13:58
目前的火箭主要分为两种:液体火箭和固体火箭。液体火箭系统由发动机（发动机推力室）、推进剂及装载推进剂组元的贮箱和输送系统组成。液体火箭优点在于推力可调,缺点在于结构复杂,成本高,需要提前加注燃料才能使用。固体火箭系统主要由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。固体火箭结构简单、可靠性好、能快速反应,因此被广泛应用于导弹系统、航空、航天等领域,会发挥越来越重要的作用。当前激烈的导弹竞争和日益高效的防御系统要求使用固体推进剂的固体火箭能够实现推力随机、主动调节来实现己方的导弹通过高度的机动性突破敌方防御系统或拦截敌方导弹。为完成固体火箭推力可调的目标,科研工作者根据固体火箭系统和固体推进剂成分提出了解决办法。这些解决办法包括:调节喷管面积的发动机、多脉冲固体推进剂、凝胶推进剂、电控固体推进剂等。综合对比科研工作者提出的解决办法,通过通、断电和调节电压大小的操作可以来控制电控固体推进剂的点火、熄火和燃速调控的电控固体推进剂原理简单、实现容易,是最有前途的推力可控的固体推进剂。综述了电控固体推进剂的工作原理,包括电控固体推进剂的导电、硝酸羟胺的电解、分解。其中,电控固体推进剂的导电由导电物质...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
左：液体火箭，右：固体火箭[6]
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文7效调控，但是在调节推力矢量时的旋转容易造成推力损失。图1-2涡流阀方案[19]Bendix[19]公司首先研究涡流阀。他们先研究了涡流阀调控推力矢量的论证,并开展了可行性验证实验。这项初步的探索性计划旨在说明涡流阀控制火箭发动机的可行性，成功地指出了涡流阀火箭发动机是一种很有前途的固体火箭发动机控制装置。能通过少量的热（1093℃）气体来实现的热（3589℃）气流的控制，并且不同喉栓，没有运动部件暴露在高温气体中。不必考虑它们通常对发动机设计施加的限制，可使用可控固体推进剂发动机所需的推进剂。Bendix公司的Kasselmann.K[20]等人开发了一种大容量的热煤气流量控制用射流阀。两个阀串联可以产生200比1的高流量增益。射流阀的入口流量可以节流至最大总流量的20%。射流阀出口有一个流量接收器，可以从总流量的90%的最大流量连续调节到完全关闭。他认为制造方法、结构设计和材料是射流阀的限制因素。并且指出设计轻量化、绝缘结构，能够承受节流和中断热气体计量过程中遇到的热冲击的射流阀是未来的重点。关于涡流阀，国内的魏祥庚[21-25]做了大量工作。他们发现较低的涡流室的高度、较大的进气面积、较大的涡流室直径对于提高涡流阀的性能有极大的帮助，但是减小涡流室高度的副作用是会增加气流与壁面的摩擦损失，增加涡流室半径的弊端在于会增加发动机消极质量；控制变量的条件下提高控制流的温度和控制流的流量对于提高发动机的推力调节比有利，随着控制流质量流率和喷射速度的增加，推力调节比也在增加；调节控制流的角度可以完美的改变涡流阀变推力发动机的推力调节比，并且控制流的角度越小，推力调节比越大；涡流阀的推力调节效果要比加质发动机优秀26%的能力；在一定控制流量下?
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文8大部分区域的压强分布较为均匀、缓和；他们发现有利于调节推力的因素，即涡核结构存在于流场中心。他的努力探索为后人探索铺平了道路，提供了有效的理论支持。（2）控制推进剂质量燃速的变推力发动机控制推进剂质量燃速的变推力发动机[26,27]，包括三种方案：第一种是激光通过调节燃烧角来控制燃速。激光通过光导纤维打到燃烧面上，激光的存在会改变燃烧锥角，光强的大小可以有效调节燃烧锥角，这样燃烧室的压力轻易的调节，也就是推力可调。图1-3激光调节燃速的火箭发动机[26]第二种调节毛细管通的进气流量来控制燃速，如图1-3所示。因为表面现象，毛细管中流体的流速远快于一般的管道。通过阀门控制通过毛细管输送到燃烧室的气体流量可以有效的改变空气的供给量，进而实现推力的可调节性。第三种是在推进剂中包埋具有负压强指数的推进剂药芯来调节燃速。大多数推进剂是正指数推进剂，推力变化随燃烧压强变化很大，负压强指数指数推进剂正好相反。使用负压强指数的推进剂代替部分的普通推进剂的成分，使这个负压强指数推进剂药芯形成高燃速区，从而由它来决定强迫锥燃烧角度。当用可改变喷管截面来改变燃烧室压强时，它不仅可以调节推力的大小，而且使整个药柱具有强烈的负压强指数特性，主推进剂仍可以采用高性能配方，发动机的内弹道特性基本上不会降低。推进剂燃烧时，温度在3000℃左右，光导纤维和毛细管在这样的温度下性能不稳定，因为材料的限制，这样的想法仅仅存在于设想中。CohenJ[27]指出，与传统的正指数推进剂相比，使用燃烧率为负压指数的推进剂可获得显著的效益。在给定的压力变化下具有更高的节流比，并且在消除过冲和过冲的情况下具有更快的响应。对于负指数可控的药芯，另一?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr2O3/硝化棉的相容性及热分解机理研究[J]. 韩布兴. 物理化学学报. 2020(06)
[2]组分对双基发射药热化学安定性的影响研究[J]. 张冬梅,陆洪林,涂健,贾林,顾妍,杜姣姣,于思龙,王芳芳. 兵器装备工程学报. 2019(04)
[3]硝酸羟胺热分解特性及其稳定化技术研究[J]. 程红波,王拯,陶博文,黄印,武卓,李尚文. 化学推进剂与高分子材料. 2018(04)
[4]NEPE推进剂中硝酸酯扩散的分子动力学模拟及实验研究[J]. 屈蓓,潘清,唐秋凡,齐晓飞,蔚红建,李吉祯. 火炸药学报. 2018(03)
[5]电控固体推进剂点火技术研究[J]. 王新强,邓康清,李洪旭,余小波,王鹍鹏,杨育文,朱雯娟. 固体火箭技术. 2017(03)
[6]从加加林首飞到现代载人飞行和星际考察——俄罗斯航天医学发展50年[J]. 王永生,周生东. 国际太空. 2017(03)
[7]液体火箭发动机工艺设计精益化发展展望[J]. 何阳,谭松林,张永,孙钢铁. 航天制造技术. 2017(01)
[8]国外电控可熄火固体推进剂技术研究进展[J]. 程红波,陶博文,黄印,庞爱民,李洪旭,王拯. 化学推进剂与高分子材料. 2016(06)
[9]导弹先驱齐奥尔科夫斯基[J]. 寿大本,钟名一. 工会信息. 2016(20)
[10]近红外光谱法快速测定端羟基聚丁二烯固体推进剂药浆中功能组分含量[J]. 富明,肖淑华,刘伟,吴战鹏. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(06)
博士论文
[1]端羟基聚丁二烯推进剂/衬层界面粘接力学特性研究[D]. 周清春.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]高固含量低粘度可剥离去污剂的制备及性能研究[D]. 龙春华.西南科技大学 2019
[2]高强度双网络水凝胶的制备及性能研究[D]. 胡欠欠.长春工业大学 2016
本文编号：3338450
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
左：液体火箭，右：固体火箭[6]
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文7效调控，但是在调节推力矢量时的旋转容易造成推力损失。图1-2涡流阀方案[19]Bendix[19]公司首先研究涡流阀。他们先研究了涡流阀调控推力矢量的论证,并开展了可行性验证实验。这项初步的探索性计划旨在说明涡流阀控制火箭发动机的可行性，成功地指出了涡流阀火箭发动机是一种很有前途的固体火箭发动机控制装置。能通过少量的热（1093℃）气体来实现的热（3589℃）气流的控制，并且不同喉栓，没有运动部件暴露在高温气体中。不必考虑它们通常对发动机设计施加的限制，可使用可控固体推进剂发动机所需的推进剂。Bendix公司的Kasselmann.K[20]等人开发了一种大容量的热煤气流量控制用射流阀。两个阀串联可以产生200比1的高流量增益。射流阀的入口流量可以节流至最大总流量的20%。射流阀出口有一个流量接收器，可以从总流量的90%的最大流量连续调节到完全关闭。他认为制造方法、结构设计和材料是射流阀的限制因素。并且指出设计轻量化、绝缘结构，能够承受节流和中断热气体计量过程中遇到的热冲击的射流阀是未来的重点。关于涡流阀，国内的魏祥庚[21-25]做了大量工作。他们发现较低的涡流室的高度、较大的进气面积、较大的涡流室直径对于提高涡流阀的性能有极大的帮助，但是减小涡流室高度的副作用是会增加气流与壁面的摩擦损失，增加涡流室半径的弊端在于会增加发动机消极质量；控制变量的条件下提高控制流的温度和控制流的流量对于提高发动机的推力调节比有利，随着控制流质量流率和喷射速度的增加，推力调节比也在增加；调节控制流的角度可以完美的改变涡流阀变推力发动机的推力调节比，并且控制流的角度越小，推力调节比越大；涡流阀的推力调节效果要比加质发动机优秀26%的能力；在一定控制流量下?
哈尔滨工业大学理学硕士学位论文8大部分区域的压强分布较为均匀、缓和；他们发现有利于调节推力的因素，即涡核结构存在于流场中心。他的努力探索为后人探索铺平了道路，提供了有效的理论支持。（2）控制推进剂质量燃速的变推力发动机控制推进剂质量燃速的变推力发动机[26,27]，包括三种方案：第一种是激光通过调节燃烧角来控制燃速。激光通过光导纤维打到燃烧面上，激光的存在会改变燃烧锥角，光强的大小可以有效调节燃烧锥角，这样燃烧室的压力轻易的调节，也就是推力可调。图1-3激光调节燃速的火箭发动机[26]第二种调节毛细管通的进气流量来控制燃速，如图1-3所示。因为表面现象，毛细管中流体的流速远快于一般的管道。通过阀门控制通过毛细管输送到燃烧室的气体流量可以有效的改变空气的供给量，进而实现推力的可调节性。第三种是在推进剂中包埋具有负压强指数的推进剂药芯来调节燃速。大多数推进剂是正指数推进剂，推力变化随燃烧压强变化很大，负压强指数指数推进剂正好相反。使用负压强指数的推进剂代替部分的普通推进剂的成分，使这个负压强指数推进剂药芯形成高燃速区，从而由它来决定强迫锥燃烧角度。当用可改变喷管截面来改变燃烧室压强时，它不仅可以调节推力的大小，而且使整个药柱具有强烈的负压强指数特性，主推进剂仍可以采用高性能配方，发动机的内弹道特性基本上不会降低。推进剂燃烧时，温度在3000℃左右，光导纤维和毛细管在这样的温度下性能不稳定，因为材料的限制，这样的想法仅仅存在于设想中。CohenJ[27]指出，与传统的正指数推进剂相比，使用燃烧率为负压指数的推进剂可获得显著的效益。在给定的压力变化下具有更高的节流比，并且在消除过冲和过冲的情况下具有更快的响应。对于负指数可控的药芯，另一?
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr2O3/硝化棉的相容性及热分解机理研究[J]. 韩布兴. 物理化学学报. 2020(06)
[2]组分对双基发射药热化学安定性的影响研究[J]. 张冬梅,陆洪林,涂健,贾林,顾妍,杜姣姣,于思龙,王芳芳. 兵器装备工程学报. 2019(04)
[3]硝酸羟胺热分解特性及其稳定化技术研究[J]. 程红波,王拯,陶博文,黄印,武卓,李尚文. 化学推进剂与高分子材料. 2018(04)
[4]NEPE推进剂中硝酸酯扩散的分子动力学模拟及实验研究[J]. 屈蓓,潘清,唐秋凡,齐晓飞,蔚红建,李吉祯. 火炸药学报. 2018(03)
[5]电控固体推进剂点火技术研究[J]. 王新强,邓康清,李洪旭,余小波,王鹍鹏,杨育文,朱雯娟. 固体火箭技术. 2017(03)
[6]从加加林首飞到现代载人飞行和星际考察——俄罗斯航天医学发展50年[J]. 王永生,周生东. 国际太空. 2017(03)
[7]液体火箭发动机工艺设计精益化发展展望[J]. 何阳,谭松林,张永,孙钢铁. 航天制造技术. 2017(01)
[8]国外电控可熄火固体推进剂技术研究进展[J]. 程红波,陶博文,黄印,庞爱民,李洪旭,王拯. 化学推进剂与高分子材料. 2016(06)
[9]导弹先驱齐奥尔科夫斯基[J]. 寿大本,钟名一. 工会信息. 2016(20)
[10]近红外光谱法快速测定端羟基聚丁二烯固体推进剂药浆中功能组分含量[J]. 富明,肖淑华,刘伟,吴战鹏. 北京化工大学学报(自然科学版). 2014(06)
博士论文
[1]端羟基聚丁二烯推进剂/衬层界面粘接力学特性研究[D]. 周清春.南京理工大学 2016
硕士论文
[1]高固含量低粘度可剥离去污剂的制备及性能研究[D]. 龙春华.西南科技大学 2019
[2]高强度双网络水凝胶的制备及性能研究[D]. 胡欠欠.长春工业大学 2016
本文编号：3338450
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