基于冰筒结构的固体火箭发动机热试车用尾焰处理新技术

1

作者 马原 霍东兴 +3 位作者 张燕飞 张平 刘童 厉彦忠 《固体火箭技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期294-299,共6页

针对固体火箭发动机尾焰高温(总温超过3500℃)、高污染(氧化铝颗粒和氯化氢气体等)的问题,基于水冷壁、水喷淋等水处理系统的有效性,提出了一种采用具有更多冷能的水的固态形态——冰,对地面热试车的固体火箭发动机尾焰进行冷却降温与... 针对固体火箭发动机尾焰高温(总温超过3500℃)、高污染(氧化铝颗粒和氯化氢气体等)的问题,基于水冷壁、水喷淋等水处理系统的有效性,提出了一种采用具有更多冷能的水的固态形态——冰,对地面热试车的固体火箭发动机尾焰进行冷却降温与污染物沉降的新型处理方法。对冰筒装置内发动机尾焰与冰壁面间的流动换热过程开展了理论分析,并针对XXΦ127及XX500两种规模的固体火箭发动机开展了试车实验。结果表明,发动机出口尾焰在冰筒装置内实现了大幅度降温,冰筒出口气体温度低于100℃,氯化氢气体去除率大于97%,速度低于50 m/s、场外噪音小于85 dB。试验结果成功验证了新型冰筒处理技术的可行性和有效性,能够快速实现固体火箭发动机尾焰降温、降速、降噪和降污染的“四降”目的。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 尾焰处理 冰筒装置 快速降温 试车实验

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变推力固体火箭发动机喉栓烧蚀试验研究 被引量：10

2

作者 周战锋 胡春波 +2 位作者 李江 魏祥庚 刘泽祥 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期163-166,170,共5页

针对三维C/C和钨渗铜两种不同材质,开展了发动机喉栓的静态烧蚀及动态烧蚀研究,揭示了静态和互变条件下喉栓发动机的烧蚀规律。试验结果表明,高压静态条件与互变过程相比,喉栓烧蚀率有明显差别,高压静态比互变过程烧蚀更严重,互变过程... 针对三维C/C和钨渗铜两种不同材质,开展了发动机喉栓的静态烧蚀及动态烧蚀研究,揭示了静态和互变条件下喉栓发动机的烧蚀规律。试验结果表明,高压静态条件与互变过程相比,喉栓烧蚀率有明显差别,高压静态比互变过程烧蚀更严重,互变过程引起的热环境变化没有造成烧蚀异常增大。因此,在工程中可采用高压静态烧蚀试验来考核喉栓材料,简化试验系统;在文中试验条件下,钨渗铜喉栓最大径向烧蚀率为0.085 mm/s,三维编织C/C材料最大径向烧蚀率为0.545 mm/s,钨渗铜比C/C材料更适用于喉栓;发动机非轴对称结构、粒子冲刷和沉积现象对烧蚀影响较大,采用同轴结构可改善流动的对称性,有利于进一步研究其他因素对烧蚀的影响。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 推力调节 喉栓 烧蚀

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空空导弹多脉冲固体火箭发动机能量分配优化研究 被引量：12

3

作者 王志健 何国强 +1 位作者 魏祥庚 刘佩进 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2010年第6期144-146,共3页

针对多脉冲固体火箭发动机在空空导弹上的应用,以扩大空空导弹的不可逃逸攻击距离作为主要优化目标,同时考虑导弹的最远射程和末端速度,借用遗传优化算法,对双脉冲和三脉冲发动机的综合性能参数进行了优化,得到了导弹综合性能最优的发... 针对多脉冲固体火箭发动机在空空导弹上的应用,以扩大空空导弹的不可逃逸攻击距离作为主要优化目标,同时考虑导弹的最远射程和末端速度,借用遗传优化算法,对双脉冲和三脉冲发动机的综合性能参数进行了优化,得到了导弹综合性能最优的发动机能量分配方案,为空空导弹多脉冲发动机的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 空空导弹 多脉冲固体火箭发动机 能量分配 遗传算法

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固液火箭发动机中燃料热解速率的测量与分析 被引量：4

4

作者 孙得川 张研 +2 位作者 王贺 刘上 汪亮 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期74-77,共4页

固液火箭发动机中,内弹道的计算、流场与性能分析等都需要确定燃料表面的退移速度,常规的热重分析、差热分析因升温速率太慢,与发动机环境的高升温速率差别很大,得到的热解速率误差大。采用了热板实验装置测量高升温速率环境下的固体燃... 固液火箭发动机中,内弹道的计算、流场与性能分析等都需要确定燃料表面的退移速度,常规的热重分析、差热分析因升温速率太慢,与发动机环境的高升温速率差别很大,得到的热解速率误差大。采用了热板实验装置测量高升温速率环境下的固体燃料退移速率。采用高速摄影和超声波传感器进行动态测量,对比了摄影测量和超声波测量的结果,得到了超声波测量得到了热解过程中的退移速率与低密度聚乙烯表面温度的关系。 展开更多

关键词 热解 退移速率 超声波 测量 实验

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固体火箭发动机装药燃面计算方法 被引量：6

5

作者 褚佑彪 张岗 +1 位作者 苑博 武渊 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期488-491,502,共5页

通过引入残值函数记录燃面位置,在笛卡尔离散网格上运用惠更斯原理进行燃面显式推移,实现了固体火箭发动机三维复杂药柱的燃面推移模拟和燃面计算功能;采用此算法分别对具有复杂几何构型的药柱和由不同燃速特性的推进剂构成的药柱进行... 通过引入残值函数记录燃面位置,在笛卡尔离散网格上运用惠更斯原理进行燃面显式推移,实现了固体火箭发动机三维复杂药柱的燃面推移模拟和燃面计算功能;采用此算法分别对具有复杂几何构型的药柱和由不同燃速特性的推进剂构成的药柱进行燃面推移模拟。结果表明,此算法精度高、稳定性好,可准确捕捉燃面交汇、分离、消失等复杂拓扑结构变化,适用于复杂装药的燃面计算。 展开更多

关键词 燃面推移 残值函数 笛卡尔离散网格 惠更斯原理

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固体火箭发动机壳体特性系数 被引量：3

6

作者 陈汝训 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期517-520,共4页

讨论了固体火箭发动机壳体特性系数的定义,给出了钢壳体和纤维缠绕壳体特性系数的表达式。结果表明,壳体特性系数不仅与壳体材料的比强度有关,还与壳体封头结构及圆筒长径比有关;对纤维缠绕壳体,特性系数还与纤维的体积含量有关。因此,... 讨论了固体火箭发动机壳体特性系数的定义,给出了钢壳体和纤维缠绕壳体特性系数的表达式。结果表明,壳体特性系数不仅与壳体材料的比强度有关,还与壳体封头结构及圆筒长径比有关;对纤维缠绕壳体,特性系数还与纤维的体积含量有关。因此,将壳体特性系数作为壳体材料的性能常数是不正确的。在其他条件相同的情况下,增加圆筒长度是提高壳体特性系数的有效方法。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 壳体特性系数 比强度 圆筒长径比 封头结构

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基于CFD-DEM算法的固体火箭发动机气-固两相流模拟 被引量：9

7

作者 杨文婧 匡亮 +1 位作者 褚开维 刘佩进 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1546-1553,共8页

针对固体火箭发动机中含金属推进体系中颗粒冲刷烧蚀及推力两相流损失的难题,基于连续相-离散元(CFD-DEM)耦合模型,考虑颗粒间的碰撞力与非碰撞力以及颗粒-气流作用力等,对固体发动机中气-固两相流进行了数值模拟研究。研究结果表明,相... 针对固体火箭发动机中含金属推进体系中颗粒冲刷烧蚀及推力两相流损失的难题,基于连续相-离散元(CFD-DEM)耦合模型,考虑颗粒间的碰撞力与非碰撞力以及颗粒-气流作用力等,对固体发动机中气-固两相流进行了数值模拟研究。研究结果表明,相比于传统的双流体模型及轨道法,CFD-DEM能提供更丰富的粒子尺度信息包括粒子的运动轨迹、颗粒间的碰撞、颗粒受力情况等等;以及粒子相与气相相互作用过程,粒子相与壁面相互作用等。粒子的碰撞在喷管收敛段壁面、喉部区域以及喷管扩张段中心区域发生,与壁面的碰撞在收敛段壁面位置,且颗粒在该区域角速度较大,气相-颗粒曳力最大值出现在气相加速区域。单个粒子尺度的流场数据为固体发动机气固两相流流场的认识提供了更加丰富的信息,并为粒子聚集聚合及对烧蚀层冲刷等提供研究基础。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 离散元方法 气固两相流 数值模拟

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基于视加速度的固体火箭发动机飞行比冲估算 被引量：6

8

作者 刘格军 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期464-465,479,共3页

建立了基于遥测视加速度的推力及比冲计算模型,模型中考虑了附加质量对发动机推力的影响,对固体火箭发动机飞行试验推力及比冲进行了计算,并与利用标准内弹道预示程序重新预示的发动机推力及比冲进行了对比,两种方法计算结果一致。算例... 建立了基于遥测视加速度的推力及比冲计算模型,模型中考虑了附加质量对发动机推力的影响,对固体火箭发动机飞行试验推力及比冲进行了计算,并与利用标准内弹道预示程序重新预示的发动机推力及比冲进行了对比,两种方法计算结果一致。算例表明,利用飞行试验遥测视加速度计算发动机推力及比冲的计算模型正确,有关参数的选取和处理方法可行;该方法可准确再现发动机飞行过程的实时推力和比冲;可有效用于发动机飞行试验结果的快速分析与评估。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 比冲 飞行试验 视加速度 性能重新预示

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固体火箭发动机C/C喉衬烧蚀率影响参数分析 被引量：1

9

作者 汪太琨 石德磊 鲍福廷 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第6期125-129,134,共6页

为研究影响喷管喉衬烧蚀的各因素,对固体火箭发动机做出更为精确的性能预示,进行了不同压强和不同推进剂铝含量下的C/C复合材料喉衬烧蚀试验。结果表明,喷管喉衬的烧蚀情况与燃烧室压强正相关,与推进剂中铝含量负相关。前者是由于增大... 为研究影响喷管喉衬烧蚀的各因素,对固体火箭发动机做出更为精确的性能预示,进行了不同压强和不同推进剂铝含量下的C/C复合材料喉衬烧蚀试验。结果表明,喷管喉衬的烧蚀情况与燃烧室压强正相关,与推进剂中铝含量负相关。前者是由于增大燃烧室压强在提高热流密度的同时又会减弱固相的沉积;后者则是因为氧化铝会在喉衬沉积,进而影响热化学烧蚀情况。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 喉衬 烧蚀 C/C复合材料 含铝推进剂

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偏置斜切喷管固体火箭发动机推力计算方法 被引量：4

10

作者 王立武 李春艳 +2 位作者 李瑛 林志远 刘沛 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期407-413,共7页

为了解决采用偏置斜切喷管固体火箭发动机推力计算的难题,采用微元分割的方法,建立了适用于此类发动机的推力计算方法,可对发动机的推力及推力偏斜角进行计算。结果表明,针对实验发动机,该计算方法的压强和推力计算精度在±5%以内,... 为了解决采用偏置斜切喷管固体火箭发动机推力计算的难题,采用微元分割的方法,建立了适用于此类发动机的推力计算方法,可对发动机的推力及推力偏斜角进行计算。结果表明,针对实验发动机,该计算方法的压强和推力计算精度在±5%以内,可作为此类发动机推力预示的依据。揭示了此类发动机推力偏斜角产生的原因,由于喷管斜切部分对发动机的轴向推力和径向推力产生了不同影响,引起发动机的推力偏离喷管扩张段轴线方向,形成了推力偏斜角。针对此类发动机,喷管斜切部分产生的发动机轴向推力可能是负推力,在此类发动机设计过程中,应该科学地选择喷管偏置角和喷管斜切角,从而降低由于喷管偏置斜切而带来的发动机损失。 展开更多

关键词 偏置斜切喷管 固体火箭发动机 推力 计算方法

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固体火箭发动机斜切喷管性能影响因素分析 被引量：4

11

作者 刘沛 赵昆 +1 位作者 李耿 冯晓柏 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第4期140-144,共5页

为获取结构参数对斜切喷管性能的影响规律,采用数值仿真方法对不同结构参数斜切喷管性能进行了对比分析。计算结果表明:采用单锥斜切喷管的发动机,发动机推力随喷管扩张半角的增大而增大,随喷管斜切角和偏置角的增大而减小;采用两段锥... 为获取结构参数对斜切喷管性能的影响规律,采用数值仿真方法对不同结构参数斜切喷管性能进行了对比分析。计算结果表明:采用单锥斜切喷管的发动机,发动机推力随喷管扩张半角的增大而增大,随喷管斜切角和偏置角的增大而减小;采用两段锥斜切喷管的发动机,出口扩张半角增大,发动机推力先增大后基本保持不变。在两段锥斜切喷管设计中,较大的出口扩张半角有利于获得较大的发动机推力,但会造成初始扩张半角减小而加剧烧蚀。 展开更多

关键词 影响规律 数值仿真 斜切喷管

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固液混合火箭发动机中的关键技术及其发展 被引量：19

12

作者 杨玉新 胡春波 +1 位作者 何国强 蔡体敏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1616-1621,共6页

根据固液混合火箭发动机的结构特点及工作过程,分析了它所具有的优、缺点。纵观国内、外的研究情况,总结出固液混合火箭发动机中的关键技术和难点,主要包含:(1)发展新的高能固体燃料和氧化剂,提高固体燃料的退移速率;(2)测量工作过程中... 根据固液混合火箭发动机的结构特点及工作过程,分析了它所具有的优、缺点。纵观国内、外的研究情况,总结出固液混合火箭发动机中的关键技术和难点,主要包含:(1)发展新的高能固体燃料和氧化剂,提高固体燃料的退移速率;(2)测量工作过程中固体燃料退移速率;(3)研究不同类型固体燃料热解机理及规律;(4)建立固体燃料退移速率的公式;(5)抑制不稳定燃烧;(6)建立缩比准则;(7)发展混合火箭发动机工作过程模拟的数值模型等。分析了国内、外在研究中采用的技术途径、取得的成果,以及今后的发展方向。 展开更多

关键词 固液混合火箭发动机 关键技术 技术途径 退移速率 不稳定燃烧

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固体发动机变量化设计关键技术研究 被引量：2

13

作者 蔡强 鲍福廷 +2 位作者 刘旸 丁林 胡海峰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2010年第7期906-911,共6页

在固体发动机概念设计阶段引入变量化设计技术,旨在实现发动机概念/结构的一体化设计。文中对变量化涉及的关键支撑技术——几何约束求解算法的构造、工程约束与几何约束的耦合及统一求解和几何造型平台的选择进行了详细的探讨。然后设... 在固体发动机概念设计阶段引入变量化设计技术,旨在实现发动机概念/结构的一体化设计。文中对变量化涉及的关键支撑技术——几何约束求解算法的构造、工程约束与几何约束的耦合及统一求解和几何造型平台的选择进行了详细的探讨。然后设计了一个变量化约束求解器的架构,并在此基础上结合固体发动机设计领域的特殊要求订制了固体发动机变量化方案设计流程。笔者的研究是后续构建固体发动机变量化设计环境的基础,为后续工作的开展做了先行性探讨。 展开更多

关键词 变量化设计 固体火箭发动机 几何约束求解 概念设计

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采用多级主火箭的RBCC发动机性能分析(英文)

14

作者 王志健 刘佩进 张漫 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期270-274,279,共6页

采用三维两相数值模拟技术研究火箭基组合推进(RBCC)发动机的燃烧。提出了一种新的主火箭布置方式,该方式采用多级主火箭,一级嵌入到支板之中,另一级置于燃烧室中部上壁面。研究表明,相对于常规的主火箭布局,多级主火箭布局能明显提升... 采用三维两相数值模拟技术研究火箭基组合推进(RBCC)发动机的燃烧。提出了一种新的主火箭布置方式,该方式采用多级主火箭,一级嵌入到支板之中,另一级置于燃烧室中部上壁面。研究表明,相对于常规的主火箭布局,多级主火箭布局能明显提升发动机性能。置于支板的一级火箭以恰当比工作,起到引射和改善进气道工作特性的作用;二级火箭以富燃状态工作,起到火焰稳定和促进燃烧的作用。多级火箭喷射方案是DAB和SMC模式的综合,可作为火箭引射模态改善二次燃烧一种新的方式。 展开更多

关键词 RBCC 燃烧组织 多次主火箭喷射 数值模拟

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发动机点火过程中压强振荡对人工脱粘的冲击分析 被引量：3

15

作者 孙得川 王贺 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期388-391,共4页

针对固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合的方法数值模拟了点火过程中发动机内流场以及药柱人工脱粘附近应力应变的变化情况。计算表明,点火初期发动机内部出现激波,并在药柱通道内振荡传播,随时间减弱为压强振荡。压强波动对人工脱粘... 针对固体火箭发动机点火过程,采用流固耦合的方法数值模拟了点火过程中发动机内流场以及药柱人工脱粘附近应力应变的变化情况。计算表明,点火初期发动机内部出现激波,并在药柱通道内振荡传播,随时间减弱为压强振荡。压强波动对人工脱粘缝隙的冲击会影响脱粘缝内流场的分布和应力应变,人工脱粘层尖端应力变化与升压梯度变化存在对应关系。激波对人工脱粘缝隙的冲击会引起装药明显变形,但是不会使缝隙增大。 展开更多

关键词 固体火箭发动机 人工脱粘 点火过程 流固耦合数值方法

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碳化硅陶瓷基复合材料在固冲发动机上的应用 被引量：8

16

作者 田凌寒 张强 李逢舟 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第5期72-75,共4页

以解决固冲发动机长时间工作的热防护需求为目标,通过归纳概括国内外碳化硅陶瓷基复合材料应用于固冲发动机燃烧室、喷管和燃气阀的研究现状,获得了碳化硅陶瓷基复合材料耐高温、抗烧蚀以及高强度的优异性能。结合固冲发动机工作特点及... 以解决固冲发动机长时间工作的热防护需求为目标,通过归纳概括国内外碳化硅陶瓷基复合材料应用于固冲发动机燃烧室、喷管和燃气阀的研究现状,获得了碳化硅陶瓷基复合材料耐高温、抗烧蚀以及高强度的优异性能。结合固冲发动机工作特点及关键技术,分析了C/C-SiC复合材料应用于固冲发动机各个长时间工作高温部件的可行性,并提出实际应用中存在的难题。 展开更多

关键词 陶瓷基复合材料 C/C-SIC 固冲发动机 热防护

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短时间工作发动机内弹道计算方法 被引量：2

17

作者 李春艳 王立武 +1 位作者 刘沛 林志远 《弹箭与制导学报》 北大核心 2019年第5期119-122,共4页

为了提高短时间工作固体火箭发动机的内弹道计算精度,对现有固体发动机内弹道性能计算方法进行适应性修改,建立了适用于短时间工作固体发动机的高精度内弹道计算方法。通过预示内弹道性能与实测发动机试验数据的对比,修改后计算方法的... 为了提高短时间工作固体火箭发动机的内弹道计算精度,对现有固体发动机内弹道性能计算方法进行适应性修改,建立了适用于短时间工作固体发动机的高精度内弹道计算方法。通过预示内弹道性能与实测发动机试验数据的对比,修改后计算方法的预示精度在±5%以内,计算精度显著提高。计算结果表明,在发动机平衡段,喷管效率和理论推力系数基本保持不变,可以为短时间工作发动机的设计提供依据。 展开更多

关键词 短时间工作 发动机 内弹道 计算方法

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附壁射流式姿控发动机推力切换动态响应特性 被引量：2

18

作者 张强 田凌寒 《弹箭与制导学报》 北大核心 2020年第5期114-117,共4页

附壁射流式姿控发动机内流场动态响应过程极其复杂,且难以通过试验获得。利用数值仿真的方法对某附壁射流式姿控发动机推力切换过程中整个内流场的动态特性进行了研究,获得了推力切换动态响应特性。结果表明:推力切换时,阀内附壁侧和分... 附壁射流式姿控发动机内流场动态响应过程极其复杂,且难以通过试验获得。利用数值仿真的方法对某附壁射流式姿控发动机推力切换过程中整个内流场的动态特性进行了研究,获得了推力切换动态响应特性。结果表明:推力切换时,阀内附壁侧和分离侧流量比例为6∶1;元件原分离侧形成附壁并发展稳定历时0.15 ms,换向拨片作动时间为0.18 ms;发动机推力切换响应时间为0.3 ms。 展开更多

关键词 附壁射流 姿控发动机 推力切换 动态响应

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弹壁开孔对反推发动机推力性能影响分析 被引量：1

19

作者 刘沛 田凌寒 +1 位作者 李耿 余文学 《弹箭与制导学报》 北大核心 2021年第1期44-47,共4页

为研究弹壁开孔对反推发动机推力性能的影响规律,文中对反推发动机内流场进行了数值仿真分析,获取并对比了不同弹壁开孔条件下反推发动机的推力性能。对比分析结果表明,当喷管出口面与弹壁内侧齐平时,弹壁直开孔会大幅降低反推发动机推... 为研究弹壁开孔对反推发动机推力性能的影响规律,文中对反推发动机内流场进行了数值仿真分析,获取并对比了不同弹壁开孔条件下反推发动机的推力性能。对比分析结果表明,当喷管出口面与弹壁内侧齐平时,弹壁直开孔会大幅降低反推发动机推力性能,在弹壁直开孔远端增加倒角可以有效减小反推发动机的推力性能损失;弹壁斜开孔可以提高反推发动机的推力性能。 展开更多

关键词 反推发动机 推力性能 弹壁开孔

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含硼富燃料推进剂燃烧热测试装置的改进 被引量：12

20

作者 王英红 邓永锋 +1 位作者 张晓宏 潘匡志 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期110-113,共4页

参照GJB770A-97燃烧热测试方法,采用GR3500型氧弹式热量计,实验研究了含硼贫氧推进剂燃烧热测试中存在的问题,数值模拟了氧弹中的温度分布。结果表明:含硼贫氧推进剂燃烧热测试必须解决两个主要问题:①含硼贫氧推进剂燃温高,易造成氧弹... 参照GJB770A-97燃烧热测试方法,采用GR3500型氧弹式热量计,实验研究了含硼贫氧推进剂燃烧热测试中存在的问题,数值模拟了氧弹中的温度分布。结果表明:含硼贫氧推进剂燃烧热测试必须解决两个主要问题:①含硼贫氧推进剂燃温高,易造成氧弹部件的烧蚀;②含硼富燃料推进剂燃烧热测试过程中,硼等难燃组分存在不完全燃烧现象。给出了解决上述问题的可行方案,实验后,氧弹部件无烧蚀;燃烧产物的分析表明,含硼贫氧推进剂在改进的氧弹式热量计中能得以完全燃烧。测试结果平行误差为1.992%。 展开更多

关键词 富油推进剂 硼化物推进剂 燃烧热 热量分析 测量设备

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