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硼颗粒点火燃烧模型及微观界面反应机制研究进展
1
作者
安熠
洪百禧
王海洋
《固体火箭技术》
北大核心
2025年第3期343-355,共13页
固体火箭超燃冲压发动机是高超声速飞行器如高超声速导弹理想的动力装置,近年来备受关注。该发动机通常以固体贫氧推进剂为动力来源,其主要成分包括硼、铝等高能燃料,以及少量氧化剂和黏结剂等。其中,硼的能量密度约是铝的2倍,能够显著...
固体火箭超燃冲压发动机是高超声速飞行器如高超声速导弹理想的动力装置,近年来备受关注。该发动机通常以固体贫氧推进剂为动力来源,其主要成分包括硼、铝等高能燃料,以及少量氧化剂和黏结剂等。其中,硼的能量密度约是铝的2倍,能够显著提高比冲。然而,硼表面固有的、以及在点火和燃烧过程中不断生成的氧化膜具有低熔点、高沸点的特性,难以在点火和燃烧过程中被快速移除,这阻碍了氧气的动态传输,进而导致硼点火困难、燃烧不充分。基于现有硼颗粒点火和燃烧模型,综述了硼的微观界面反应机制对其宏观点火与燃烧性能的影响,主要内容有:(1)硼点火和燃烧模型:系统总结从单颗模型到多颗粒团聚模型的现有点火和燃烧模型,揭示了粒径与压力对硼燃烧模式的调控规律;(2)微观界面构建:通过掺杂活性金属、表面包覆氧化物和氟化物等方式,构建硼的活性微观界面反应,提升硼的点火和燃烧性能;(3)微观界面反应表征:分析了硼氧化层的动态反应行为,以及氧化物、氟化物等不同添加物对硼燃烧产物分布的调控作用。当前的研究进展表明,通过不同方法构建活性微观界面,可显著提升硼的点火和燃烧性能;通过不同的原位和非原位表征手段,可对比分析硼氧化膜的去除效果,优化燃烧产物分布。然而,当前研究主要集中于硼的宏观燃烧特性,而硼的活性微观界面无法与宏观燃烧特性相匹配,该部分的缺失不仅使相关的模型建立缺少关键数据支撑,无法建立硼氧化层的动态演化机制,也阻碍了对硼微观和宏观燃烧机制的理解。因此,展望了硼基固体燃料在原位微观动态表征技术和多尺度能量耦合等研究方向,拟通过实验与模拟的结合,深入揭示硼氧化层的动态微观演化机制,建立硼微观燃烧特性与宏观燃烧性能之间的关联,为开发更高能效的固体硼基燃料提供技术支持。
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关键词
硼
点火和燃烧模型
微观界面反应
宏观燃烧性能
原位燃烧诊断
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职称材料
低温等离子体点火乙炔/空气爆震特性试验
被引量：
1
2
作者
郑殿峰
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第11期15-21,共7页
为研究交流驱动低温等离子体点火触发爆震特性,在长1.5 m、内径60 mm的爆震管上,以乙炔为燃料,空气为氧化剂,按分压法配气,通过循环,使爆震管内混气混合均匀,进行气相单次爆震实验.采用交流驱动低温等离子体点火,单次放电时间0.5 ms,放...
为研究交流驱动低温等离子体点火触发爆震特性,在长1.5 m、内径60 mm的爆震管上,以乙炔为燃料,空气为氧化剂,按分压法配气,通过循环,使爆震管内混气混合均匀,进行气相单次爆震实验.采用交流驱动低温等离子体点火,单次放电时间0.5 ms,放电能量约为0.2 J.在点火的同时,用压力传感器和离子探针同时采集爆震管内的压力波和火焰传播特性.实验表明:交流驱动低温等离子体实现了乙炔/空气点火起爆过程,余气系数0.6及1.0混气产生很强的爆震波,余气系数下降,混气压力下降,爆震波传播速度和峰值压力下降,DDT距离和时间增加;余气系数1.4混气不能产生爆震波.
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关键词
脉冲爆震发动机
低温等离子体
交流驱动
乙炔
点火
爆震
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职称材料
题名
硼颗粒点火燃烧模型及微观界面反应机制研究进展
1
作者
安熠
洪百禧
王海洋
机构
北京大学航空航天系
出处
《固体火箭技术》
北大核心
2025年第3期343-355,共13页
基金
国家自然科学基金(12302394)。
文摘
固体火箭超燃冲压发动机是高超声速飞行器如高超声速导弹理想的动力装置,近年来备受关注。该发动机通常以固体贫氧推进剂为动力来源,其主要成分包括硼、铝等高能燃料,以及少量氧化剂和黏结剂等。其中,硼的能量密度约是铝的2倍,能够显著提高比冲。然而,硼表面固有的、以及在点火和燃烧过程中不断生成的氧化膜具有低熔点、高沸点的特性,难以在点火和燃烧过程中被快速移除,这阻碍了氧气的动态传输,进而导致硼点火困难、燃烧不充分。基于现有硼颗粒点火和燃烧模型,综述了硼的微观界面反应机制对其宏观点火与燃烧性能的影响,主要内容有:(1)硼点火和燃烧模型:系统总结从单颗模型到多颗粒团聚模型的现有点火和燃烧模型,揭示了粒径与压力对硼燃烧模式的调控规律;(2)微观界面构建:通过掺杂活性金属、表面包覆氧化物和氟化物等方式,构建硼的活性微观界面反应,提升硼的点火和燃烧性能;(3)微观界面反应表征:分析了硼氧化层的动态反应行为,以及氧化物、氟化物等不同添加物对硼燃烧产物分布的调控作用。当前的研究进展表明,通过不同方法构建活性微观界面,可显著提升硼的点火和燃烧性能;通过不同的原位和非原位表征手段,可对比分析硼氧化膜的去除效果,优化燃烧产物分布。然而,当前研究主要集中于硼的宏观燃烧特性,而硼的活性微观界面无法与宏观燃烧特性相匹配,该部分的缺失不仅使相关的模型建立缺少关键数据支撑,无法建立硼氧化层的动态演化机制,也阻碍了对硼微观和宏观燃烧机制的理解。因此,展望了硼基固体燃料在原位微观动态表征技术和多尺度能量耦合等研究方向,拟通过实验与模拟的结合,深入揭示硼氧化层的动态微观演化机制,建立硼微观燃烧特性与宏观燃烧性能之间的关联,为开发更高能效的固体硼基燃料提供技术支持。
关键词
硼
点火和燃烧模型
微观界面反应
宏观燃烧性能
原位燃烧诊断
Keywords
boron
ignition and combustion model
microscopic interfacial reaction
macroscopic combustion performance
in⁃si⁃tu combustion diagnosis.
分类号
V512 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
低温等离子体点火乙炔/空气爆震特性试验
被引量：
1
2
作者
郑殿峰
机构
北京大学航空航天系
出处
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第11期15-21,共7页
基金
国家自然基金资助(51176001)
文摘
为研究交流驱动低温等离子体点火触发爆震特性,在长1.5 m、内径60 mm的爆震管上,以乙炔为燃料,空气为氧化剂,按分压法配气,通过循环,使爆震管内混气混合均匀,进行气相单次爆震实验.采用交流驱动低温等离子体点火,单次放电时间0.5 ms,放电能量约为0.2 J.在点火的同时,用压力传感器和离子探针同时采集爆震管内的压力波和火焰传播特性.实验表明:交流驱动低温等离子体实现了乙炔/空气点火起爆过程,余气系数0.6及1.0混气产生很强的爆震波,余气系数下降,混气压力下降,爆震波传播速度和峰值压力下降,DDT距离和时间增加;余气系数1.4混气不能产生爆震波.
关键词
脉冲爆震发动机
低温等离子体
交流驱动
乙炔
点火
爆震
Keywords
pulse detonation engine
low-temperature plasma
AC driven
acetylene
ignition
detonation
分类号
V235 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
硼颗粒点火燃烧模型及微观界面反应机制研究进展
安熠
洪百禧
王海洋
《固体火箭技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
低温等离子体点火乙炔/空气爆震特性试验
郑殿峰
《哈尔滨工业大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015
1
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职称材料
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