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HAN基单组元推进剂热分解过程的分子动力学模拟
1
作者 黄永民 李旭博 +1 位作者 胡旭 周秀爽 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第5期106-113,共8页
为揭示非催化点火方式的硝酸羟胺(HAN)基单组元液体火箭发动机内推进剂的反应机理,采用分子动力学模拟方法,在ReaxFF/lg力场下对HAN基推进剂热分解机理及配方影响作用机制开展研究。计算结果表明:推进剂热分解过程存在两个阶段。第一个... 为揭示非催化点火方式的硝酸羟胺(HAN)基单组元液体火箭发动机内推进剂的反应机理,采用分子动力学模拟方法,在ReaxFF/lg力场下对HAN基推进剂热分解机理及配方影响作用机制开展研究。计算结果表明:推进剂热分解过程存在两个阶段。第一个阶段为吸热阶段,推进剂内硝酸羟胺和硝酸肼氢键断裂,分解生成羟胺、肼和硝酸,吸热阶段主要受推进剂内氢键个数影响;第二个阶段为推进剂分解反应阶段,由硝酸和羟胺的分解所引发,生成NH_(2)、NO_(2)和OH。OH为主要的氧化性物质,与肼、甲醇反应,生成大量的水。肼在推进剂中的分解主要依靠与OH反应脱氢,生成N_(2)H_(3),并最终分解形成N_(2)和H_(2)。推进剂配方仅对与OH的反应有显著影响。降低甲醇的含量,能够显著提升燃料的反应速率,同时促进肼分子的反应脱氢,提高推进剂初始分解速率;提高硝酸羟胺的含量能够促进甲醇的分解,但受肼分解反应速率较低的影响,推进剂整体分解速率降低。 展开更多
关键词 单组元液体火箭发动机 han基推进剂 分子动力学模拟 ReaxFF/lg 热分解
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新型绿色单组元液体推进剂发展现状与趋势
2
作者 鲍世国 马天举 +5 位作者 田国庆 项锴 薛薇 孙海云 方涛 张星 《火箭推进》 CAS 北大核心 2024年第5期1-22,I0002,共23页
随着对生态环境、安全的日益关注以及航天推进技术的不断发展,对推进剂提出了绿色无毒的性能要求,新型绿色单组元液体推进系统成为航天推进的重要研究方向之一。硝酸羟铵基单组元液体推进剂(HAN基单组元推进剂)和二硝酰胺铵基单组元液... 随着对生态环境、安全的日益关注以及航天推进技术的不断发展,对推进剂提出了绿色无毒的性能要求,新型绿色单组元液体推进系统成为航天推进的重要研究方向之一。硝酸羟铵基单组元液体推进剂(HAN基单组元推进剂)和二硝酰胺铵基单组元液体推进剂(ADN基单组元推进剂)具有绿色无污染、密度大、比冲性能可调节、饱和蒸汽压低和使用维护成本低等特点,可以应用于卫星、飞船、运载火箭等飞行器的姿轨控动力系统,二者均已完成多次飞行演示验证并获得应用,受到了各国航天领域的广泛关注。 展开更多
关键词 新型绿色单组元液体推进系统 han基单组元液体推进剂 ADN基单组元液体推进剂 姿轨控动力系统
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HAN基液体推进剂喷雾场液滴尺寸分布的简化模型 被引量：5
3
作者 王婕 余永刚 刘焜 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期84-88,共5页
为了建立HAN基液体推进剂喷雾场液滴尺寸分布的简化模型,基于最大熵原理,在质量守恒与概率和为定值的约束条件下,用拉格朗日因子法则推导了液滴尺寸分布函数,将该函数应用于HAN基液体推进剂模拟工质喷雾场液滴尺寸的预估;采用相位多普... 为了建立HAN基液体推进剂喷雾场液滴尺寸分布的简化模型,基于最大熵原理,在质量守恒与概率和为定值的约束条件下,用拉格朗日因子法则推导了液滴尺寸分布函数,将该函数应用于HAN基液体推进剂模拟工质喷雾场液滴尺寸的预估;采用相位多普勒粒子动态分析仪（PDA）测量了HAN基液体推进剂模拟工质在1.8~2.6MPa喷射压力下对撞式喷嘴雾化液滴尺寸分布;通过最小二乘法优化Nukiyama-Tanasawa分布函数式中的q值对数目微分分布进行了修正,拟合得到q值与喷射压力p之间的函数关系为q（p）=-0.344p2＋1.525p＋1.268。结果表明,计算得出的液滴尺寸数目微分分布与HAN基液体推进剂喷雾场实测数据变化趋势相符,表明建立的液滴尺寸分布模型是合理的。 展开更多
关键词 han基液体推进剂 最大熵原理 液滴尺寸分布 对撞式喷嘴 喷射压力 最小二乘法
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典型单组元液体推进剂爆炸特性及爆炸冲击波传播规律 被引量：4
4
作者 崔宁 杜忠 +4 位作者 刘英 李文海 徐森 刘彦 李聪 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第S02期26-34,共9页
为研究目前火箭发动机中广泛使用的两种典型单组元液体推进剂的爆炸危险性,开展单推-3(DT-3)及无水肼爆炸效应的实验研究和理论分析。实验在获取DT-3及无水肼冲击波感度数据的基础上设计了样品的起爆方式,并在到爆心不同距离的点上测量... 为研究目前火箭发动机中广泛使用的两种典型单组元液体推进剂的爆炸危险性,开展单推-3(DT-3)及无水肼爆炸效应的实验研究和理论分析。实验在获取DT-3及无水肼冲击波感度数据的基础上设计了样品的起爆方式,并在到爆心不同距离的点上测量了冲击波压力曲线,分别得到5 L、10 L推进剂样品在不同位置处的峰值压力和衰减规律。结合单组元液体推进剂自身特点和量纲分析法对其爆炸冲击波的传播规律进行初步探讨,并对5 L和10 L小药量的DT-3和无水肼开展爆炸冲击波当量评估研究。结果表明:在二次抛洒爆炸条件下,单组元液体推进剂的爆炸冲击波超压在传播过程中出现明显的双峰结构;以冲击波梯恩梯(TNT)当量作为爆炸效应威力的评估指标时,随着距离的增大,两种液体推进剂样品的超压TNT当量单调减小;冲击波超压在近区并不严格符合爆炸相似律,在评估其爆炸冲击波当量时需引入等效反应质量等概念进行修正。 展开更多
关键词 单组元液体推进剂 爆炸特性 爆炸冲击波 传播规律 冲击波TNT当量
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新型HAN基液体推进剂EMP⁃01液滴电点火特性 被引量：1
5
作者 刘冲 姚天亮 +2 位作者 薛晓春 余永刚 张欣尉 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期895-902,共8页
为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP‑01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP‑01液滴的电点火燃烧特... 为探究新型硝酸羟胺(HAN)基液体推进剂EMP‑01液滴点火特性,搭建了通过将液滴静置在半球形凹槽内并插入电极的液滴电点火实验平台,在液滴直径6.5 mm、电极间距0.5 mm、电压加载速率为86.31 V∙s-1的工况下,研究了EMP‑01液滴的电点火燃烧特性,确定了着火延迟时间;同时,不改变液滴直径以及电极间距,研究了电压加载速率为34.20~246.37 V∙s^(-1)时液滴着火延迟时间与燃烧过程的变化规律。结果表明,电点火燃烧中,EMP‑01液滴分依次经历为加热、热分解、燃烧3个阶段,并且在热分解阶段会产生周期性的膨胀收缩。电压加载速率为34.20 V∙s^(-1)时,EMP‑01液滴无法成功点火;电压加载速率为49.49~246.37 V∙s^(-1)时,随着电压加载速率增加,EMP‑01液滴着火延迟时间不断减小,且减小速率逐渐变缓。 展开更多
关键词 han基推进剂 电点火特性 液体推进剂 燃烧
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HAN基无毒单组元发动机热控研究 被引量：5
6
作者 刘海娃 胡承云 叶胜 《火箭推进》 CAS 2020年第4期38-45,共8页
为使某HAN基无毒单组元发动机正常工作,需采用一种高效的热控方式,保证点火前其催化床温度在200℃之上(远高于传统单组元发动机的点火温度)。以该HAN基发动机为研究对象,在制定的热控方案基础上,建立有限元模型,采用I-DEAS/TMG软件对该... 为使某HAN基无毒单组元发动机正常工作,需采用一种高效的热控方式,保证点火前其催化床温度在200℃之上(远高于传统单组元发动机的点火温度)。以该HAN基发动机为研究对象,在制定的热控方案基础上,建立有限元模型,采用I-DEAS/TMG软件对该发动机各部件温度进行计算,之后按照产品状态进行发动机真空热试验,获取发动机重点部位的温度数据。结果表明:除前床后部外,其余位置温度测点的热分析和试验温度误差均小于4℃,认为两者吻合较好,有限元模型可用于之后的在轨温度预示等工作;该HAN基发动机身部采用安装一种新型铠装加热丝组件,而后覆盖不锈钢箔的热控方式,结合支架的镂空结构设计,满足发动机工作的温度要求。 展开更多
关键词 han基 无毒单组元发动机 热控
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新型绿色液体推进剂研究进展 被引量：38
7
作者 贺芳 方涛 +1 位作者 李亚裕 米镇涛 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 2006年第4期54-57,共4页
对近年来国内外出现的新型绿色(无毒、对环境友好)液体推进剂进行了评述。硝酸羟铵基单组元推进剂具有冰点低、密度比冲高、安全无毒的特点,适用于小卫星和上面级,催化分解技术还有待深入研究;二硝酰胺铵基单组元推进剂比冲高于硝酸羟... 对近年来国内外出现的新型绿色(无毒、对环境友好)液体推进剂进行了评述。硝酸羟铵基单组元推进剂具有冰点低、密度比冲高、安全无毒的特点,适用于小卫星和上面级,催化分解技术还有待深入研究;二硝酰胺铵基单组元推进剂比冲高于硝酸羟胺基单元推进剂,发动机脉冲工作能力可与无水肼发动机相媲美,但目前发动机预热温度和燃烧室温度都过高;高浓度过氧化氢/醇基推进剂比冲为常规推进剂比冲的93%,密度比冲为102%;过氧化氢/叠氮胺类不但密度比冲高,而且可实现自燃;一氧化二氮基双组元推进剂在微推进系统中有广泛的应用前景;原子推进剂以其优良的比冲性能将给航天运载器带来革命性的飞跃,但对低温技术提出了挑战。 展开更多
关键词 液体推进剂 密度比冲 单组元推进剂 双组元推进剂 原子推进剂
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点火延迟对单组元自激式脉冲推力器的性能影响 被引量：1
8
作者 邵永勇 覃粒子 +1 位作者 刘兵 玉龙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1095-1100,共6页
点火延迟是脉冲推力器设计中需要考虑的重要因素之一。为研究点火延迟对自激式脉冲推力器的性能影响,以HAN基(Hydroxylammonium Nitrate)单组元推进剂为例,建立自激式脉冲推力器工作过程的仿真模型,分析了点火延迟时间的变化对推力器的... 点火延迟是脉冲推力器设计中需要考虑的重要因素之一。为研究点火延迟对自激式脉冲推力器的性能影响,以HAN基(Hydroxylammonium Nitrate)单组元推进剂为例,建立自激式脉冲推力器工作过程的仿真模型,分析了点火延迟时间的变化对推力器的压强、流量、推力及平均比冲的影响规律。结果表明,点火延迟会强化脉冲推力器的压强爬升过程,随着点火延迟时间的增大,一个脉冲循环中的推进剂燃烧持续时间和整个脉冲周期均会明显缩短,同时挤压腔压强峰值和燃烧室压强峰值以及推力器的平均推力水平也会显著升高,但点火延迟的变化基本不会影响脉冲周期内的平均比冲。点火延迟提供了一条调节脉冲工作特性的可能途径,研究点火延迟特性对自激式脉冲推力器的探索与应用具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 脉冲推力器 点火延迟 自激 单组元推进剂
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单组元300N发动机低温试验研究 被引量：7
9
作者 刘昌国 关亮 +1 位作者 施伟 王子模 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1662-1670,共9页
为探究低温环境下单组元300N发动机的工作特性,揭示影响发动机低温性能的主要影响因素,以300N发动机为试验对象,开展了模拟飞行工况的发动机低温试验。给出了低温试验研究方法,分别从温度差异对发动机性能影响、催化剂活性差异对发动机... 为探究低温环境下单组元300N发动机的工作特性,揭示影响发动机低温性能的主要影响因素,以300N发动机为试验对象,开展了模拟飞行工况的发动机低温试验。给出了低温试验研究方法,分别从温度差异对发动机性能影响、催化剂活性差异对发动机低温启动特性影响和低温对电磁阀响应特性影响等方面获得研究结果。结果表明,低温是影响发动机低温性能的主要影响因素,-48℃条件催化剂无法完成推进剂的催化分解,发动机发生爆炸;-30℃条件下起活时间为80.5~87.5ms,发动机可正常启动,且启动温度与起活时间呈指数关系;催化剂批次差异也对发动机低温工作性能产生一定影响,不同批次催化剂低温起活时间的差异可达91ms;低温试验过程中,电磁阀的关闭受到低温推进剂粘性和背压的影响,产生了明显的迟滞现象,延迟时间约100ms,对发动机在轨的精准控制存在一定影响。 展开更多
关键词 液体火箭发动机 单组元推进剂 低温 试验研究 起活时间
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Ir(100)面上HAN催化分解反应机理 被引量：1
10
作者 胡旭 刘川 +1 位作者 王海丰 黄永民 《火箭推进》 CAS 2021年第4期79-86,共8页
为揭示单组元液体火箭发动机内硝酸羟胺(HAN)基推进剂的催化分解反应过程,采用从头算算法确定HAN及其缔合物结构,利用密度泛函方法对稳定的HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上的初始催化分解反应机理开展研究。计算结果表明:HAN分子是由双... 为揭示单组元液体火箭发动机内硝酸羟胺(HAN)基推进剂的催化分解反应过程,采用从头算算法确定HAN及其缔合物结构,利用密度泛函方法对稳定的HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上的初始催化分解反应机理开展研究。计算结果表明:HAN分子是由双点位氢键结合而成的,其缔合结构主要是依靠分子间的氢键作用而成的。HAN双分子缔合结构在Ir(100)面上共存在有3种吸附结构,其中通过O与Ir键合作用形成吸附结构较为稳定,吸附能分别为-1.64 eV和-2.15 eV,而氢键作用结合的吸附结构的吸附能仅为-1.12 eV。HAN双分子缔合结构在表面发生的分解反应为放热反应,双分子缔合结构中2个HAN分子的分解反应发生存在先后顺序,不同的吸附构型对应不同的分解产物。在羟胺吸附结构中,其分解产物为HAN、NO_(3)^(-)、OH和NH_(3),而在硝酸根吸附结构中,其分解产物为HAN、NH_(3)OH^(+)、O和NO_(2)。两种吸附构型下的分解能垒分别为12.68kcal/mol和11.30 kcal/mol,在催化分解反应过程中这两种分解反应会同时发生。 展开更多
关键词 单组元液体火箭发动机 han基推进剂 双分子缔合 密度泛函理论 催化分解
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