1。1  研究背景

根据现有的一些研究成果，我们一般认为，铝粉在推进剂中的燃烧经历铝颗粒的相变、结团、着火、燃烧及燃烧产物的凝聚和在尾喷管的弥散等过程[5]，而且燃烧的过程在很大程度上决定了铝粉对推进剂燃烧性能影响。当推进剂燃烧表面温度比较接近或略高于铝的熔点时，会使得裸露在推进剂燃烧表面的铝颗粒温度也达到了铝的熔点。因为铝粉表面有致密的氧化铝的氧化膜形成阻碍，不能立即点火参与燃烧反应，所以过程开始时，铝粉会有一个聚集过程。总之，点火过程是影响铝粉团聚特性的重要因素，而团聚则是影响铝粉燃烧效率的直接原因。我们从铝粉氧化反应过程入手，依据多方面研究数据，总结了影响铝粉点火过程的主要因素，分析提高其燃烧效率的一些基本途径，进而为解释铝粉对固体推进剂燃烧性能的作用机理提供一些理论依据。

1。2国内外研究现状

1。3未来发展趋势及前景 

2．铝颗粒燃烧特性

2。1铝及其氧化物的物理特性

[23]铝及其氧化物的物理特性对铝颗粒的燃烧过程起着决定性的作用。铝的密度是2。7，为银白色的轻质金属，熔点为933，沸点为2720，在空气中燃烧时,铝颗粒表面会形成氧化膜，这层氧化膜可阻止内部铝的进一步氧化。铝的氧化物 熔点为2323,沸点3253，铝的热膨胀系数为氧化铝的4倍，且2者互不相溶。

2。2铝颗粒燃烧的实验研究历程

在研究初期，为了观察出铝颗粒燃烧过程的物理现象，研究人员对不同尺寸的铝颗粒在不同的氧化剂环境、不同的氧化剂浓度的环境下，不同环境温度和压力条件下的燃烧特性都进行了研究，做了大量实验。通过采用高速摄影机，近距拍摄来观察铝颗粒的燃烧过程，用光电倍增管检测铝颗粒燃烧的火焰结构，用扫描电镜分析燃烧产物的微观结构，并通过摄像确定铝颗粒的燃烧时间，从而进一步了解到铝颗粒的燃烧机理[24]。但以上大多数实验都是基于单个铝颗粒的燃烧特性进行的，多个铝颗粒的研究较为复杂，国内少有相关研究。

为了定性的分析出诸多环境因素对铝颗粒燃烧过程的影响，在对大量的实验数据进行总结、分析、归纳的基础上，研究人员得出了以下的几个结论[25]:

(1)氧化剂的浓度越高，铝颗粒燃烧的全过程所需要的时间越短文献综述

扩散率对燃烧过程的影响很大。总的来说扩散率与温度的1。65次方成正比，与压力成反比，在常用的气体稀释剂中，氦气的扩散率比氮气和氩气的都高，但是其分子量低，因此低的分子量弥补了高的扩散率。

(2)二氧化碳和水蒸气对铝颗粒燃烧过程的影响是确定存在的，但是由于他们在实验中的量无法确定，且含量较小。因此目前还没有关于他们对燃烧过程影响的确切数据。

(3)环境压力对铝颗粒燃烧环境的影响还无法确定，但早期俄罗斯研究人员所进行的研究表明[26]，低压下，压力的影响作用很小，在高于20时几乎没有影响，而关于初始温度对燃烧过程的影响，由于相关数据差异太大，目前还得不出统一的结论。

2。3铝颗粒燃烧理论研究

铝颗粒的燃烧是典型的绝热火焰温度高于金属沸点的燃烧[27]，铝颗粒在不同氧化剂环境中燃烧时反应类型也是不同的。例如，铝在1个大气压的氧气中燃烧时，沸点是2791 ，这个温度低于绝热的火焰温度4000，来自火焰的热反馈使得铝在其颗粒表面就开始蒸发，铝蒸汽离开颗粒表面一段距离后再与氧化剂进行均匀燃烧。但是铝颗粒在一氧化碳环境中燃烧却有明显不同[28],铝的低能氧化物是主要的初始产物，它凝聚形成铝的液态氧化物，在火焰区域释放能量，且其位置和厚度是与氧化剂和压力有关的函数。