固液混合发动机固体燃料燃速测量的影响因素研究

论文摘要

固液混合推进技术因其安全性高、可靠性好、价格便宜、推力可调、绿色环保等特点而受到广泛的关注。固液混合发动机固体燃料的燃烧与固体推进剂有很大的区别。固体推进剂是将燃料和氧化剂以一定的比例混合后制造而成的,可以独立燃烧。固液混合发动机的固体燃料药柱中不含（微含）氧化剂,必须有外加的氧化剂才能燃烧,因此固体燃料的燃烧速度受氧化剂流量、氧化剂与燃料分解产物的掺混燃烧、氧化剂供应方式、氧燃比、工作时序和点火等因素的影响。这些因素又相互关联相互影响,使固体燃料燃速的测量变得复杂而困难。作者开展了固液混合发动机固体燃料燃速测量的影响因素研究,建立了固体燃料燃速测量试验系统,进行了试验发动机和燃料型面设计。研究了试验发动机喷管材料、喷管结构、点火能量、点火时序、氮气吹除时序、发动机工作时间、氧化剂流量控制、不同喷注方式等因素对固体燃料燃速测量结果的影响。在此基础上,以外径50mm的固体燃料试验发动机为研究对象,以氧气作为氧化剂,进行了混合发动机固体燃料燃速测量。试验研究得到的最佳工作条件为:钨渗铜喉衬材料的复合喷管结构;5g黑火药、2g镁粉的点火能量;优化的控制时序和4秒的工作时间;约25g·s-1的最佳氧化剂流量;旋流喷注方式,减压器加后压阀的流量控制方式等,并据此得到了置信率较高的典型配方的燃速测量数据,说明本文提出的测量方法具有较高的固体燃料燃速的表征意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 混合推进技术的发展历史
• 1.2.2 固体推进剂的燃速测量
• 1.2.3 固体燃料的燃烧速度测量
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 燃速测试装置及数据处理方法
• 2.1 氧化剂的选择
• 2.2 固体燃料燃速测试用发动机设计
• 2.2.1 固体燃料药柱设计
• 2.2.2 燃烧室
• 2.2.3 喷管
• 2.2.4 喷注器
• 2.2.5 点火装置
• 2.3 氧气和氮气供应系统
• 2.3.1 系统概述
• 2.3.2 管径设计
• 2.3.3 气源选择
• 2.4 实验数据处理方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 固体燃料燃速测量的影响因素研究
• 3.1 燃速测量的影响因素分析
• 3.2 喷管喉衬材料及结构对燃速测量的影响
• 3.2.1 喷管喉衬材料
• 3.2.2 喷管结构
• 3.3 点火能量对燃速测量的影响
• 3.4 时序对燃速测量的影响
• 3.4.1 点火时序
• 3.4.2 吹除时序
• 3.4.3 工作时间
• 3.5 氧化剂流量对燃速测量的影响
• 3.5.1 流量的调节方式
• 3.5.2 流量的大小
• 3.6 喷注器形式对燃速测量的影响
• 3.6.1 直流式喷注器
• 3.6.2 旋流式喷注器
• 3.7 最佳实验条件
• 3.8 本章小结
• 第四章 验证试验和数据分析
• 4.1 试验结果分析
• 4.1.1 试验曲线分析
• 4.1.2 典型配方的试验数据分析
• 4.1.3 一般配方的试验数据分析
• 4.2 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果