粉末火箭发动机研究进展 被引量：21

1

作者 李悦 胡春波 +3 位作者 胡加明 朱小飞 张力锋 李超 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期1681-1695,共15页

新型粉末火箭是以颗粒形态燃料或氧化剂为主要推进工质,以少量流化气体为输送介质的火箭推进系统,具有推力可调、多脉冲工作的功能和结构简单、环境温度适应性强、工作可靠性高等性能优势,在近地空间开发、深空探测等领域具有深远的研... 新型粉末火箭是以颗粒形态燃料或氧化剂为主要推进工质,以少量流化气体为输送介质的火箭推进系统,具有推力可调、多脉冲工作的功能和结构简单、环境温度适应性强、工作可靠性高等性能优势,在近地空间开发、深空探测等领域具有深远的研究价值。本文针对粉末火箭发展历史及技术现状进行了概述分析,并以此梳理出粉末推进剂装填与改性、粉末供给输送、粉末喷注与燃烧等主要关键技术,并对包括冷态标定、常压点火以及样机试车等粉末火箭发动机系统研究过程进行了介绍,同时提出了高性能粉末推进剂研究、发动机低压点火、粉末输送分流与多点喷注、发动机系统控制、环境温度适应潜力等是粉末火箭发动机技术的发展方向。通过对粉末火箭发动机研究经验归纳整理,明确了粉末发动机自身工作特点与优势。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 Al/AP粉末火箭 Mg粉/CO2火箭 粉末燃烧 粉末流化 深空探测

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粉末火箭发动机燃烧室燃烧流动特性研究 被引量：12

2

作者 李悦 胡春波 +1 位作者 孙海俊 邓哲 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期792-796,803,共6页

选取颗粒轨道模型,对Al/AP粉末颗粒在粉末火箭发动机内流动和燃烧进行三维数值模拟,为以Al粉末燃料和AP粉末氧化剂作为推进剂的新型燃烧室的设计以及实验研究提供参考。文中提出了一种粉末火箭发动机构型,通过对发动机燃烧室进行冷态和... 选取颗粒轨道模型,对Al/AP粉末颗粒在粉末火箭发动机内流动和燃烧进行三维数值模拟,为以Al粉末燃料和AP粉末氧化剂作为推进剂的新型燃烧室的设计以及实验研究提供参考。文中提出了一种粉末火箭发动机构型,通过对发动机燃烧室进行冷态和热态数值模拟,研究了氧燃比、Al粉末颗粒大小、燃烧室体积等因素对粉末火箭发动机燃烧室燃烧性能的影响。结果表明,一定范围内氧燃比较高时,燃烧室温度反而较低;较小粉末颗粒在燃烧室内更易离散;Al颗粒粒径越小越易燃烧,Al燃烧率也越高;验证了在Al/AP粉末火箭发动机的设计中引入特征长度来匹配Al粉粒径与燃烧室体积的合理性。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机燃烧室 数值模拟 两相流 铝颗粒 高氯酸铵颗粒

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粉末火箭发动机推力调节试验研究 被引量：11

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作者 张胜敏 杨玉新 胡春波 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期347-350,共4页

为了验证粉末火箭发动机的多次点火启动及推力调节等技术,利用设计的发动机开展了试验研究。研究结果表明,在高能火花塞作用下,粉末火箭发动机可实现多次点火启动及关机,且启动及关机的次数、时间间隔等可随意调节;通过调节粉末燃料和... 为了验证粉末火箭发动机的多次点火启动及推力调节等技术,利用设计的发动机开展了试验研究。研究结果表明,在高能火花塞作用下,粉末火箭发动机可实现多次点火启动及关机,且启动及关机的次数、时间间隔等可随意调节;通过调节粉末燃料和氧化剂的流量,可实现粉末火箭发动机的推力调节技术,推力调节比达到6.5。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 试验研究 推力调节 点火 关机

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Mg粉/CO_2粉末火箭发动机性能分析 被引量：11

4

作者 李芳 胡春波 何国强 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期414-418,共5页

从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了... 从粉末火箭发动机工作性能、影响因素等方面出发,对其性能进行了理论计算。通过分析发现,粉末发动机较传统推进系统的有效比冲高;通过对Mg粉和CO2燃烧性能的计算研究,得到了其受压强、初温、氧燃比等参数的影响规律,为进一步研究奠定了基础。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 比冲 燃烧温度 压强 燃氧比

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Mg粉/CO_2粉末火箭发动机点火试验研究 被引量：7

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作者 姚亮 胡春波 +2 位作者 肖虎亮 徐义华 何国强 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期440-442,447,共4页

初步设计了粉末火箭发动机,并以Mg粉作为燃料、CO2作为氧化剂进行了点火试验。研究结果表明,在一定的压强和温度下,利用空气与Mg粉的燃烧放热可成功引燃Mg粉/CO2,且在关闭空气后达到自持燃烧;燃烧室壁面沉积较多,主要以MgO为主,还有一... 初步设计了粉末火箭发动机,并以Mg粉作为燃料、CO2作为氧化剂进行了点火试验。研究结果表明,在一定的压强和温度下,利用空气与Mg粉的燃烧放热可成功引燃Mg粉/CO2,且在关闭空气后达到自持燃烧;燃烧室壁面沉积较多,主要以MgO为主,还有一部分未燃烧的Mg;通过该试验验证了Mg粉/CO2粉末火箭发动机方案的可行性。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 点火燃烧 空气助燃

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Al/AP粉末火箭发动机推力调节性能试验 被引量：4

6

作者 武冠杰 任全彬 +2 位作者 李超 李悦 胡春波 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期543-548,共6页

基于气压驱动活塞、气体夹带颗粒输运的粉末供给方式,通过调节驱动气量和流化气量,改变粉末推进剂质量流率。采用40μm Al粉和100μm AP粉末分别作为燃料和氧化剂,对Al/AP粉末火箭发动机进行变推力点火试验。结果表明,随着粉末火箭发动... 基于气压驱动活塞、气体夹带颗粒输运的粉末供给方式,通过调节驱动气量和流化气量,改变粉末推进剂质量流率。采用40μm Al粉和100μm AP粉末分别作为燃料和氧化剂,对Al/AP粉末火箭发动机进行变推力点火试验。结果表明,随着粉末火箭发动机燃烧室压强的升高,Al/AP粉末的燃烧效率不断增加,燃烧效率最高可达到86.7%;在变推力调节阶段,AP粉末流量转调时间为1.1 s,Al粉末的流量转调时间为1.7 s;在喷管喉径为8 mm且氧燃比不变的情况下,推力调节比能达到1∶2.94,可实现粉末火箭发动机对推力调节的需求。 展开更多

关键词 Al/AP粉末火箭发动机 粉末供给系统 燃烧效率 推力调节

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喷注方式对粉末火箭发动机燃烧性能的影响 被引量：2

7

作者 谷湘 徐义华 +3 位作者 孙海俊 胡坤 郭宇 冯喜平 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期118-125,共8页

为了掌握粉末火箭发动机燃烧特性,采用数值计算方法研究了Mg颗粒粒径、氧燃比以及Mg颗粒喷注方式对发动机燃烧性能的影响,燃烧模型采用涡耗散/有限速率模型控制,考虑了氧化层厚度对Mg颗粒熄火的影响。结果表明:氧燃比1.5,5μm、10μm、1... 为了掌握粉末火箭发动机燃烧特性,采用数值计算方法研究了Mg颗粒粒径、氧燃比以及Mg颗粒喷注方式对发动机燃烧性能的影响,燃烧模型采用涡耗散/有限速率模型控制,考虑了氧化层厚度对Mg颗粒熄火的影响。结果表明:氧燃比1.5,5μm、10μm、15μm、20μm、25μm的粒径中颗粒粒径5μm时点火时间最短,颗粒粒径10μm的镁粉燃烧效率最高;在粒径为10μm时,1、1.5、2的氧燃比中氧燃比为1.5时镁粉燃烧效率最高;在粒径10μm、氧燃比1.5时,轴向圆形喷注方式下的颗粒扩散效果好,燃烧比较充分;轴向环形喷注方式下的颗粒离散效果差,燃烧效率低;带钝体的喷注方式下气固掺混充分,燃烧效率最高。 展开更多

关键词 环形粉末火箭发动机 点火燃烧 颗粒粒径 氧燃比 喷注方式

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二次进气对Mg/CO_(2)粉末火箭发动机性能影响的数值研究

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作者 杨志豪 熊伟 +1 位作者 徐义华 孙海俊 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期235-243,共9页

为了提高Mg/CO_(2)粉末火箭发动机的燃烧效率,在一次进气结构发动机基础上增设CO_(2)的二次进气,增强Mg粉与CO_(2)的掺混率,采用数值模拟的方法对比了一次进气和二次进气结构的发动机燃烧特性,以及二次进气喷注速度及预燃段长径比对燃... 为了提高Mg/CO_(2)粉末火箭发动机的燃烧效率,在一次进气结构发动机基础上增设CO_(2)的二次进气,增强Mg粉与CO_(2)的掺混率,采用数值模拟的方法对比了一次进气和二次进气结构的发动机燃烧特性,以及二次进气喷注速度及预燃段长径比对燃烧室燃烧流动特性的影响。结果表明:二次进气结构相对于一次进气发动机结构延长了Mg颗粒在燃烧室内滞留时间,增强了燃烧室内湍流强度,使得气固掺混程度增加,从而提高粉末火箭发动机的燃烧效率;当二次进气喷注速度在6.5~39.9m/s内时,喷注速度越快,燃烧效率越高,喷注速度为39.9m/s时的燃烧效率最高,为82.8%;当预燃段长径比L/D<0.8时,发动机燃烧火焰失稳;当预燃段L/D>0.8时,L/D越小,燃烧效率越高,L/D取0.8时的燃烧效率最高,为84.1%。 展开更多

关键词 推进系统 粉末火箭发动机 Mg/CO_(2) 二次进气 燃烧效率 数值研究

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Mg粉/CO2点火燃烧性能实验研究 被引量：9

9

作者 李芳 胡春波 +1 位作者 何国强 徐义华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期193-196,共4页

利用自行设计的点火实验装置对Mg粉/CO2的点火燃烧性能开展了实验研究。通过记录的实验现象验证了Mg粉/CO2组合作为推进剂的可行性的同时,由测量到的不同粒径的Mg粉在CO2中的点火温度,对点火燃烧性能作出详细的分析和评估,得到了中等粒... 利用自行设计的点火实验装置对Mg粉/CO2的点火燃烧性能开展了实验研究。通过记录的实验现象验证了Mg粉/CO2组合作为推进剂的可行性的同时,由测量到的不同粒径的Mg粉在CO2中的点火温度,对点火燃烧性能作出详细的分析和评估,得到了中等粒径的Mg粒子在CO2中的点火温度约为960 K,且随着粒径的增大,点火温度会逐渐升高,为粉末火箭发动机的设计提供了参考。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 点火燃烧 粒子直径 温度变化

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不同气氛对铝粉点火燃烧特性的影响分析 被引量：1

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作者 杨建刚 胡春波 +1 位作者 邓哲 朱小飞 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期36-40,共5页

为了研究流化气体对粉末推进剂点火燃烧性能的提高作用,采用CO_2激光点火器和光纤光谱仪相结合的实验方法,研究了不同气氛条件下Al粉的点火燃烧特性。采用光谱信号拟合测温法计算了Al粉在不同气氛环境中的点火温度。结果表明,常压环境下... 为了研究流化气体对粉末推进剂点火燃烧性能的提高作用,采用CO_2激光点火器和光纤光谱仪相结合的实验方法,研究了不同气氛条件下Al粉的点火燃烧特性。采用光谱信号拟合测温法计算了Al粉在不同气氛环境中的点火温度。结果表明,常压环境下,粒径1μm的Al粉在N_2O和空气氛围下的点火延迟时间分别为10ms和359ms,从点火成功过渡到全面燃烧的时间分别为829ms和1 579ms,说明Al粉在N2O环境中点火阶段的表面异相反应速率与燃烧阶段的反应速率均快于在空气中;粉径1μm的Al粉在N2O和空气环境下的点火温度分别为1 550~1 650K和1 450~1 500K,两者相近,但都明显低于毫米级Al粉的点火温度(2 300K),说明Al粉的点火温度受粒径影响较大。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 流化气 点火延迟 点火温度 铝粉

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稠密气固两相流颗粒质量流量测量方法研究 被引量：6

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作者 张虎 胡春波 +2 位作者 孙海俊 邓哲 徐义华 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期136-140,共5页

为解决粉末火箭发动机和粉末冲压发动机供粉系统冷流标定过程中颗粒质量流量的测量问题,提出了一种稠密气固两相流中颗粒质量流量的测量方法,并基于旋风分离器和电子天平运用该方法设计了一套气固两相流中固体质量流量的测量装置,同时... 为解决粉末火箭发动机和粉末冲压发动机供粉系统冷流标定过程中颗粒质量流量的测量问题,提出了一种稠密气固两相流中颗粒质量流量的测量方法,并基于旋风分离器和电子天平运用该方法设计了一套气固两相流中固体质量流量的测量装置,同时运用粉末火箭发动机的供粉系统对该测量方法和装置的测试性能进行了实验验证研究。结果表明:测量装置的粉末收集效率可高达98.5%以上,为固体颗粒的质量流量测量提供了保障;测量方法具有较好的可靠性和测量精度,其测量结果相对误差低于3%;测量方法具有较好的测量稳定性,重复性实验中测量结果相对误差低于2%;通过改变旋风分离器结构设计等参数,可拓宽测量方法的适用范围。 展开更多

关键词 稠密气固两相流 颗粒质量流量 粉末火箭发动机 测量方法 旋风分离器

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高压环境中Mg/CO_2点火燃烧性能分析 被引量：3

12

作者 彭小波 张胜敏 魏祥庚 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期342-345,共4页

设计加工了一种用以研究高温高压环境下粉末颗粒点火燃烧性能的实验装置,利用该装置开展了镁粉在CO2气体中点火燃烧性能的实验研究。实验结果表明,镁粉在CO2气体中的点火温度在830～980 K之间,且点火温度与镁粉粒径和环境压强之间有一... 设计加工了一种用以研究高温高压环境下粉末颗粒点火燃烧性能的实验装置,利用该装置开展了镁粉在CO2气体中点火燃烧性能的实验研究。实验结果表明,镁粉在CO2气体中的点火温度在830～980 K之间,且点火温度与镁粉粒径和环境压强之间有一定的关系;镁粉点火燃烧由局部表面反应开始,随后火焰迅速覆盖整个镁粉表面,在燃烧火焰上方有大量的镁蒸气向四周扩散传播,整个燃烧过程中都伴随有脉动燃烧现象;镁粉在CO2中的燃烧,气相燃烧同颗粒表面的多相反应同时发生,但整个过程是扩散控制的蒸气相燃烧。 展开更多

关键词 粉末火箭发动机 镁粉 点火

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铝粉致密装填率及其流化性能研究 被引量：2

13

作者 朱小飞 胡春波 +3 位作者 杨建刚 李悦 刘世宁 邓哲 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期13-20,共8页

以颗粒堆积理论为基础,对不同粒径的铝粉进行级配振实装填实验研究,探讨了装填工艺、振动时间和级配参数对铝粉致密装填率的影响,并对致密装填所得的铝粉粒径分布均匀性及粉末流化性进行了实验检测分析。结果表明,对粉体进行分批装填、... 以颗粒堆积理论为基础,对不同粒径的铝粉进行级配振实装填实验研究,探讨了装填工艺、振动时间和级配参数对铝粉致密装填率的影响,并对致密装填所得的铝粉粒径分布均匀性及粉末流化性进行了实验检测分析。结果表明,对粉体进行分批装填、搅拌和振动,可以极大地提高粉体装填率;初期的振动对装填率提升比较明显,随着振动时间的逐渐加长,装填率提升增益将逐渐减小;级配参数的选取应尽量保证小颗粒能填满大颗粒间形成的空隙,最终在m100μm∶m15μm∶m1μm=6.89∶2.97∶1的级配参数下获得了高达73.02%的致密装填率;检测分析结果表明该装填工艺所得铝粉在同一高度处均匀性良好,不同高度处均匀性还有待改善,致密装填所得铝粉的流化性能良好,且粉末供给精度达到了3.6%,可以满足粉末火箭发动机供粉要求。 展开更多

关键词 颗粒堆积 级配振实装填 粉末流化性 粉末火箭发动机

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