微尺度含能材料燃烧及作功特性研究

论文摘要

本文研究了微尺度装药的燃烧及作功特性，选择燃速和冲量作为表征参量。设计了用于微尺度装药燃速测试的方法，成功测得了燃速。优化设计了已有的微推力测试装置，获得了冲量与装药量以及装药直径的关系。得到了以下结论：1．设计了光电转换器-靶线测速法，测得装药为斯蒂酚酸铅和高氯酸铵混合装药，装药直径为1.6mm～2.0mm的环氧树脂含能芯片的燃速为20m·s-1～30m·s-1；陶瓷含能芯片中装药直径从0.5mm～2.0mm时燃速为20m·s-1～40m·s-1；当装药直径和装药厚度增大时燃速有所增加。2．用95A型号的霍尔传感器和22／2型磁铁对原微推力测试装置进行了改进；采用6次多项式拟合方法进行系统标定，减小了测量误差；推力计算方法也更合理。3．当药室直径为0.6mm～2.0mm时，实验测得的斯蒂酚酸铅作功特性如下：总冲约为0.3mN·s～4mN·s，装药密度为1.8g·cm-3～2.2g·cm-3。得出了冲量与装药直径近似为二次多项式关系，冲量与装药量则成线性关系。4．通过与微爆轰理论以及燃烧理论计算结果的比较，得出了微尺度下的作功模型为爆燃化学反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外微尺度含能材料特性测试方法研究现状
• 1.2.1 微推力特性测试方法研究现状
• 1.2.1.1 电火箭微小推力自动测量装置
• 1.2.1.2 冷气发动机小推力测量系统
• 1.2.2 燃速特性测试方法研究现状
• 1.2.2.1 靶线法
• 1.2.2.2 CCD燃速测定系统
• 1.2.2.3 密闭燃烧器法固体推进剂燃速测试系统
• 1.3 本文研究内容
• 2 微尺度含能材料燃烧与作功特性研究
• 2.1 装药系统介绍
• 2.1.1 装药系统原理
• 2.1.2 装药效果
• 2.2 燃速测试方法研究
• 2.2.1 CCD燃速测试方法研究
• 2.2.1.1 测试原理
• 2.2.1.2 测试结果及分析
• 2.2.2 靶线法燃烧时间测试系统
• 2.2.2.1 测试原理
• 2.2.2.2 测试结果及分析
• 2.2.3 光电转换器法燃速测试系统
• 2.2.3.1 测试原理
• 2.2.3.2 测试结果及分析
• 2.2.4 光电转换器-靶线法
• 2.2.4.1 测试原理
• 2.2.4.2 测试结果及分析
• 2.3 微推力测试方法以及改进
• 2.3.1 测试装置的工作原理以及存在的问题
• 2.3.2 霍尔传感器标定方法
• 2.3.3 不同规格霍尔传感器之间的比较
• 2.3.4 不同规格磁铁之间的比较
• 2.3.5 不同拟合方法的比较
• 2.3.6 推力计算公式改进
• 2.3.6.1 原计算公式误差分析
• 2.3.6.2 L的理论推导及微推力的计算过程
• 2.4 小结
• 3 微尺度装药推冲特性结果及分析
• 3.1 冲量与装药直径的关系
• 3.2 冲量与装药量的关系
• 3.3 微尺度装药推力特性
• 3.4 实验误差分析
• 3.5 小结
• 4 微尺度装药作功作用机理分析
• 4.1 微爆轰理论
• 4.2 燃烧理论
• 4.3 理论分析
• 4.3.1 实验值与理论值数值上的比较
• 4.3.2 实验与理论在冲量的影响因素上的比较
• 4.4 实验改进前后结果分析
• 4.5 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献