3。3。4 AP对内火焰反应结构的影响 13
3。4 复合推进剂化学结构参数的计算 14
3。4。1 BIJ矩阵 14
3。4。2 推进剂组元热分解相对独立假设 14
3。5 燃速预估公式的建立 14
4 AP/HTPB复合推进剂燃速预估模型的验证与研究 16
4。1 预估公式的计算程序 16
4。2 模拟结果对比 18
4。3 AP单粒度模型燃速的变化规律 19
4。3。1 AP含量对燃速的影响 19
4。3。2 AP粒度对燃速的影响 20
4。3。3 燃烧压强对燃速的影响 21
4。4 AP双粒度模型燃速的变化规律 21
4。4。1 AP双粒度模型粒度对燃速的影响 21
4。4。2 AP双粒度模型含量配比对燃速的影响 23
5 AP/HTPB复合推进剂热力学参数的模拟计算 25
5。1 DSC实验 25
5。2 计算方法 25
5。3 测试结果与分析 27
5。4 总结 29
结论 30
1 引言
1。1 研究背景
固体推进剂是发动机的能源,又是工质源。它在燃烧室中燃烧,将推进剂的化学能释放出来,转换为热能,以供进一步的能量转换。同时燃烧生成的燃烧产物又是能量转换过程的工质。它作为能量载体,携带热能,在流经喷管的过程当中加速膨胀,将热能转换为燃气流动的动能,使燃气以很高的速度喷出喷管,形成反作用推力。这就是固体火箭发动机的能量转换过程。作为能源和工质源的固体火箭推进剂,从根本上决定了发动机的能量特性,并在一定程度上影响了能量转换过程的效率,因而它成了发动机的重要组成部分。弹丸在飞行过程中,其所受到的阻力主要包括:摩擦阻力、激波阻力和底部阻力。大多数情况下底部阻力占整个阻力的比重最大。因此通过降低弹丸的底部阻力能够有效地提高炮弹的射程,为了降低弹丸的底部阻力,底部排气技术便需要进行研究。
典型的现代复合推进剂是由氧化剂、金属燃料和高分子黏合剂为基本组元组成的,再加上少量的添加剂来改善推进剂的各种性能。其中氧化剂和金属燃料都是细微颗粒,共同作为固体含量填充于黏合剂的基体之中,形成具有一定机械强度的多组元均匀混合体。
氧化剂为金属燃料和黏合剂的燃烧提供所需的氧,是主要的能源。其含量达到60%~80%,是构成推进剂的最基本的组元,对推进剂的性能和工艺起着重要的影响。因此要求氧化剂含氧量高,或自由氧含量高,有利于燃料组元的完全燃烧,来使能量得到提高;生成焓高,氧化剂本身具有较高的能量;密度大,由于氧化剂在推进剂中的含量最高,其对推进剂整体的密度贡献最大;气体生成量大,即燃烧产物的分子量较低,使比冲得到提高;物理化学安全性能好;与其他组元相容性好;经济性好。其中过氯酸铵(AP)是目前应用最为普遍的氧化剂。虽然它的含氧量并非最高,但气体生成量大,本身生成焓也高,与其他组元相容性好,成本低,能大量生产,其他性能都表全面;缺点是含有原子量较大的氯原子。