固体燃料燃烧性能测试系统与HTPB基燃料的点火/燃烧特性研究
发布时间：2022-06-23 08:16
混合推进技术结合了固体推进技术和液体推进技术的特点,将燃料和氧化剂分别贮于不同的状态,具有安全性高、开／关机和推力调节方便、可靠性高等优点。然而,混合推进技术的发展受到燃料退移率低的制约,国外对提高燃料的退移率的方法和途径做了大量的研究：国内针对混合推进用燃料的研究较少。有必要建立相应的燃料燃烧性能测试系统,开展燃料的燃烧性能研究,寻求提高燃料退移率的新途径。本文设计建立了用于燃料燃烧性能测试的高速摄影法测试系统,系统包括激光点火系统、氧气喷注系统、光学测试系统、压强控制系统、燃烧室移动支架和燃烧室腔体。设计的燃料燃烧性能测试系统可开展不同氧化剂／固体燃料组合的燃烧性能测试实验,实验压强范围为0.1MPa～2.5MPa（更换K9透镜,压强最高可至20 MPa）。系统设计的氧化剂喷注器更换简单,可方便地开展燃料在不同进气方式下的燃烧性能测试实验。由压力传感器,多路控制器和快速响应电磁阀组成的压强控制系统确保燃料燃烧时燃烧室的压强在目标压强的±6%内波动。燃料退移端面呈圆形,退移端面直径随时间的推移逐渐增大,二者之间满足幂函数关系。分析推导了燃料的退移速率、氧燃比、质量消耗率与时间和氧化剂...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1. 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 混合推进技术的发展历史
1.2.2 固体燃料退移率的测试方法
1.2.3 增加燃料退移率的途径和方法
1.3 本文主要研究内容
2. 燃料燃烧性能测试系统的设计及数据处理
2.1 氧化剂的选择
2.2 燃烧室设计
2.2.1 燃料药柱设计
2.2.2 燃烧室腔体设计
2.2.3 点火系统设计
2.2.4 氧气喷注系统设计
2.2.5 测试系统设计
2.3 气路设计
2.4 实验平台和燃烧室支架设计
2.5 燃烧室压强控制系统设计
2.6 燃烧室组装与测试
2.7 典型燃烧测试实验
2.7.1 实验准备
2.7.2 实验步骤
2.7.3 典型的燃烧过程
2.8 数据处理
2.8.1 尺寸标定
2.8.2 燃料退移面直径测量
2.8.3 燃料实时燃烧性能
2.8.4 总体平均
2.9 小结
3 HTPB基燃料的设计与制备
3.1 基本组分
3.1.1 胶黏剂
3.1.2 增塑剂
3.1.3 固化剂
3.1.4 固化催化剂
3.2 添加的金属粉
3.2.1 金属材料的种类
3.2.2 金属粉的粒径分布
3.2.3 金属粉的点火温度
3.3 HTPB基燃料的配方设计
3.3.1 HTPB基燃料的基础配方设计
3.3.2 含有金属添加材料的燃料配方设计
3.4 HTPB基燃料的实验室制备
3.5 制备的燃料的表征
3.5.1 燃料的致密性
3.5.2 金属粉在燃料中的分散性
3.6 小结
4. 燃料的点火特性研究
4.1 实验装置
4.2 实验方法
4.3 实验结果与分析
4.3.1 激光功率密度对燃料点火延迟时间的影响
4.3.2 压强对燃料点火延迟时间的影响
4.3.3 金属粉对燃料点火延迟时间的影响
4.3.4 燃料点火过程
4.4 小结
5. 燃料的燃烧性能研究
5.1 HTPB燃料的燃烧性能
5.2 含金属粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.1 含Mg粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.2 含MgB的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.3 含am Al粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.3 金属粉对HTPB基燃料燃烧性能的影响
5.4 压强对燃料燃烧性能的影响
5.4.1 压强对HTPB燃料燃烧性能的影响
5.4.2 压强对含金属粉的HTPB燃料的燃烧性能的影响
5.5 小结
6. 燃料的化学推进性能理论分析
6.1 化学推进性能参数介绍
6.2 化学推进性能计算
6.2.1 计算方法简介
6.2.2 不同氧化剂气流下HTPB燃料的真空比冲
6.2.3 燃料的真空比冲与氧燃比的关系
6.2.4 添加的金属粉对燃料的真空比冲和绝热火焰温度的影响
6.2.5 燃烧产物分析
6.3 压强对燃料绝热火焰温度的影响
6.4 小结
7. 总结与展望
7.1 论文的主要内容与结论
7.2 论文的主要创新点
7.3 论文不足及后续工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟化物包覆纳米铝粉对HTPB燃料燃烧性能的影响[J]. 秦钊,Christian PARAVAN,Giovanni COLOMOBO,Luigi T.DELUCA,沈瑞琪,叶迎华. 火炸药学报. 2014(02)
[2]AlMg/KMnO4高活性铝热剂的点火和燃烧性能（英文）[J]. 陈伟,姜炜,李平云,刘梨,陈斌华,戴骏骏,王龙祥,袁远,李凤生. 稀有金属材料与工程. 2013(12)
[3]三种能量计算程序在推进剂配方设计中的比较[J]. 李猛,赵凤起,徐司雨,高红旭,仪建华,裴庆,谭艺,李娜,李鑫. 火炸药学报. 2013(03)
[4]国外固液混合火箭发动机的研究及应用[J]. 邹思斯,严聪,李宁. 飞航导弹. 2013(06)
[5]固液火箭发动机试验燃速的计算[J]. 吴俊峰,田辉,李君海,俞南嘉,蔡国飙. 航空动力学报. 2013(04)
[6]固液混合火箭发动机技术综述与展望[J]. 蔡国飙. 推进技术. 2012(06)
[7]固液混合火箭发动机喷焰红外辐射特性分析[J]. 申文涛,董超,朱定强,蔡国飙. 航空动力学报. 2012(08)
[8]H2O2/HTPB缩比固液火箭发动机药柱燃速试验研究[J]. 李新田,曾鹏,田辉,蔡国飙. 固体火箭技术. 2011(04)
[9]2Al/Fe2O3铝热剂的点火温度[J]. 张松林,武斌,秦志桂,张庆明. 含能材料. 2010(02)
[10]固液火箭发动机中燃料热解速率的测量与分析[J]. 孙得川,张研,王贺,刘上,汪亮. 推进技术. 2010(01)
博士论文
[1]85%H2O2-PE固液火箭发动机工作过程研究[D]. 杜新.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]固液混合发动机固体燃料燃速测量的影响因素研究[D]. 李志昌.国防科学技术大学 2008
[2]固液火箭发动机燃烧流动与燃面退移规律研究[D]. 陈灏.西北工业大学 2007
[3]固液混合发动机燃烧与燃速特性研究[D]. 胡建新.国防科学技术大学 2001
本文编号：3653764
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
主要符号表
1. 绪论
1.1 研究的背景和意义
1.2 国内外发展现状
1.2.1 混合推进技术的发展历史
1.2.2 固体燃料退移率的测试方法
1.2.3 增加燃料退移率的途径和方法
1.3 本文主要研究内容
2. 燃料燃烧性能测试系统的设计及数据处理
2.1 氧化剂的选择
2.2 燃烧室设计
2.2.1 燃料药柱设计
2.2.2 燃烧室腔体设计
2.2.3 点火系统设计
2.2.4 氧气喷注系统设计
2.2.5 测试系统设计
2.3 气路设计
2.4 实验平台和燃烧室支架设计
2.5 燃烧室压强控制系统设计
2.6 燃烧室组装与测试
2.7 典型燃烧测试实验
2.7.1 实验准备
2.7.2 实验步骤
2.7.3 典型的燃烧过程
2.8 数据处理
2.8.1 尺寸标定
2.8.2 燃料退移面直径测量
2.8.3 燃料实时燃烧性能
2.8.4 总体平均
2.9 小结
3 HTPB基燃料的设计与制备
3.1 基本组分
3.1.1 胶黏剂
3.1.2 增塑剂
3.1.3 固化剂
3.1.4 固化催化剂
3.2 添加的金属粉
3.2.1 金属材料的种类
3.2.2 金属粉的粒径分布
3.2.3 金属粉的点火温度
3.3 HTPB基燃料的配方设计
3.3.1 HTPB基燃料的基础配方设计
3.3.2 含有金属添加材料的燃料配方设计
3.4 HTPB基燃料的实验室制备
3.5 制备的燃料的表征
3.5.1 燃料的致密性
3.5.2 金属粉在燃料中的分散性
3.6 小结
4. 燃料的点火特性研究
4.1 实验装置
4.2 实验方法
4.3 实验结果与分析
4.3.1 激光功率密度对燃料点火延迟时间的影响
4.3.2 压强对燃料点火延迟时间的影响
4.3.3 金属粉对燃料点火延迟时间的影响
4.3.4 燃料点火过程
4.4 小结
5. 燃料的燃烧性能研究
5.1 HTPB燃料的燃烧性能
5.2 含金属粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.1 含Mg粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.2 含MgB的HTPB燃料的燃烧性能
5.2.3 含am Al粉的HTPB燃料的燃烧性能
5.3 金属粉对HTPB基燃料燃烧性能的影响
5.4 压强对燃料燃烧性能的影响
5.4.1 压强对HTPB燃料燃烧性能的影响
5.4.2 压强对含金属粉的HTPB燃料的燃烧性能的影响
5.5 小结
6. 燃料的化学推进性能理论分析
6.1 化学推进性能参数介绍
6.2 化学推进性能计算
6.2.1 计算方法简介
6.2.2 不同氧化剂气流下HTPB燃料的真空比冲
6.2.3 燃料的真空比冲与氧燃比的关系
6.2.4 添加的金属粉对燃料的真空比冲和绝热火焰温度的影响
6.2.5 燃烧产物分析
6.3 压强对燃料绝热火焰温度的影响
6.4 小结
7. 总结与展望
7.1 论文的主要内容与结论
7.2 论文的主要创新点
7.3 论文不足及后续工作展望
致谢
参考文献
附录
【参考文献】：
期刊论文
[1]氟化物包覆纳米铝粉对HTPB燃料燃烧性能的影响[J]. 秦钊,Christian PARAVAN,Giovanni COLOMOBO,Luigi T.DELUCA,沈瑞琪,叶迎华. 火炸药学报. 2014(02)
[2]AlMg/KMnO4高活性铝热剂的点火和燃烧性能（英文）[J]. 陈伟,姜炜,李平云,刘梨,陈斌华,戴骏骏,王龙祥,袁远,李凤生. 稀有金属材料与工程. 2013(12)
[3]三种能量计算程序在推进剂配方设计中的比较[J]. 李猛,赵凤起,徐司雨,高红旭,仪建华,裴庆,谭艺,李娜,李鑫. 火炸药学报. 2013(03)
[4]国外固液混合火箭发动机的研究及应用[J]. 邹思斯,严聪,李宁. 飞航导弹. 2013(06)
[5]固液火箭发动机试验燃速的计算[J]. 吴俊峰,田辉,李君海,俞南嘉,蔡国飙. 航空动力学报. 2013(04)
[6]固液混合火箭发动机技术综述与展望[J]. 蔡国飙. 推进技术. 2012(06)
[7]固液混合火箭发动机喷焰红外辐射特性分析[J]. 申文涛,董超,朱定强,蔡国飙. 航空动力学报. 2012(08)
[8]H2O2/HTPB缩比固液火箭发动机药柱燃速试验研究[J]. 李新田,曾鹏,田辉,蔡国飙. 固体火箭技术. 2011(04)
[9]2Al/Fe2O3铝热剂的点火温度[J]. 张松林,武斌,秦志桂,张庆明. 含能材料. 2010(02)
[10]固液火箭发动机中燃料热解速率的测量与分析[J]. 孙得川,张研,王贺,刘上,汪亮. 推进技术. 2010(01)
博士论文
[1]85%H2O2-PE固液火箭发动机工作过程研究[D]. 杜新.西北工业大学 2003
硕士论文
[1]固液混合发动机固体燃料燃速测量的影响因素研究[D]. 李志昌.国防科学技术大学 2008
[2]固液火箭发动机燃烧流动与燃面退移规律研究[D]. 陈灏.西北工业大学 2007
[3]固液混合发动机燃烧与燃速特性研究[D]. 胡建新.国防科学技术大学 2001
本文编号：3653764
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3653764.html
