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基于合金材料的固体推进剂燃速增速方法
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作者 吴秋 任全彬 《火炸药学报》 北大核心 2025年第1期88-94,I0007,共8页
为了研究金属丝对固体火箭发动机药柱燃速的影响,选择6种导热性能和力学性能均较优的材料,做成细丝嵌入到HTPB推进剂内开展点火试验。分析了材料增速比与抗拉强度的关系以及压强对增速比的影响,开展了基于传热理论及燃面反算的增速比瞬... 为了研究金属丝对固体火箭发动机药柱燃速的影响,选择6种导热性能和力学性能均较优的材料,做成细丝嵌入到HTPB推进剂内开展点火试验。分析了材料增速比与抗拉强度的关系以及压强对增速比的影响,开展了基于传热理论及燃面反算的增速比瞬态分析,对比分析了不同材料物性参数对增速比的影响。结果表明,铜银合金、银镍合金的抗拉强度是纯银的2.1倍、3.6倍,增速比分别为纯银的94%和43%,合金材料的增速比和强度更均衡;工作平稳段平均压强从3.8 MPa上升至9.1 MPa时,银镍合金最大增速比从2.5提升至2.8;高压下增速比从0升至最高3.25,随后降至2.65并趋于稳定,增速效果波动较大;低压下基本无上升下降趋势,增速效果更稳定,与理论分析趋势吻合较好;不同材料熔点、比热容与增速比呈负相关,与导热系数呈现正相关。 展开更多
关键词 物理化学 固体火箭发动机 增速材料 增速比 合金材料
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固体火箭发动机燃烧主动调控技术研究进展
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作者 敖文 文瞻 +1 位作者 岳松辰 刘佩进 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第1期27-41,共15页
利用外加能量场的燃烧主动调控技术为固体火箭发动机能量管理开辟了新思路,但外场对推进剂燃烧的复杂作用机理不明,导致燃烧性能调节效率低,限制了主动调控技术的工程应用。综述了电场调控、超声波调控和磁场调控等新的燃烧主动调控技... 利用外加能量场的燃烧主动调控技术为固体火箭发动机能量管理开辟了新思路,但外场对推进剂燃烧的复杂作用机理不明,导致燃烧性能调节效率低,限制了主动调控技术的工程应用。综述了电场调控、超声波调控和磁场调控等新的燃烧主动调控技术及其调控机理,提出了外场对推进剂燃烧过程多相耦合效应的控制机理等关键科学问题。未来研究重点包括:首先,采用单颗粒激光点火技术和分子动力学模拟,探明外场中高温铝颗粒的燃烧过程;其次,基于超细热电偶测温技术和电场-多火焰燃烧数值模拟,揭示外场对推进剂多火焰结构的作用机制;再次,利用高压燃烧实验和凝相燃烧产物评估技术,获得高温高压条件下推进剂在外场中的能量可控释放规律;最后,通过气固耦合关系的构建,提出外场耦合推进剂多相燃烧模型,指导推进剂燃烧性能高效调节。研究结果为固体发动机能量管理技术的应用研究提供新思想、新理论和新方法,有望为固体火箭发动机创新发展提供坚实技术储备。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 燃烧调控 电场 超声波 磁场
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填充颗粒形貌对复合固体推进剂力学性能影响的有限元数值分析
3
作者 张文宇 魏乐 +3 位作者 庞维强 刘殊远 白帅帅 胡松启 《固体火箭技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期840-850,共11页
填充颗粒的形貌对复合固体推进剂细观力学性能具有重要影响。考虑相界面和颗粒形貌的影响,在细观层次上建立了代表性体积单元(RVE)计算模型,通过引入内聚力模型(CZM),研究了混合颗粒形状、混合颗粒粒度级配以及不规则填充颗粒等细观颗... 填充颗粒的形貌对复合固体推进剂细观力学性能具有重要影响。考虑相界面和颗粒形貌的影响,在细观层次上建立了代表性体积单元(RVE)计算模型,通过引入内聚力模型(CZM),研究了混合颗粒形状、混合颗粒粒度级配以及不规则填充颗粒等细观颗粒形貌因素对复合固体推进剂力学性能的影响。结果表明:当模型填充颗粒均为粒径150μm的小颗粒时,填充形貌对其力学性能影响很小,而填充颗粒为粒径290~420μm的大颗粒时,颗粒越圆润,其界面处更容易发生“脱湿”损伤,导致其力学性能明显下降;在具有相同大颗粒圆形填充物时,小颗粒形貌对初始模量影响较大,若小颗粒长径比由1增大到2,其初始弹性模量减小,而最大抗拉强度变化较小;而在具有相同椭圆形大颗粒填充物时,具有圆形小颗粒填充物的最大抗拉强度更大;多边形填充颗粒模型与圆形填充颗粒模型界面失效模式有所不同,前者力学性能明显高于后者。因此,当细观填充颗粒形貌差异较大时,推进剂力学性能较好。 展开更多
关键词 颗粒形貌 复合固体推进剂 细观结构 界面脱湿 力学性能
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基于固体火箭发动机工作原理的两种推进剂燃速测试方法对比
4
作者 刘佳浩 石玉婷 +2 位作者 王芳 丛俊皓 王英红 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期1031-1038,I0003,共9页
针对固体推进剂高压动态燃速高效测试难题,分别采用冲量法和质量流率法测试两种推进剂在不同压强下的燃速。结果表明,在喷管严重烧蚀造成的压强平稳段中,3个不同时段的冲量法燃速分别为17.92、18.00和18.04mm/s,单次试验结果间的一致性... 针对固体推进剂高压动态燃速高效测试难题,分别采用冲量法和质量流率法测试两种推进剂在不同压强下的燃速。结果表明,在喷管严重烧蚀造成的压强平稳段中,3个不同时段的冲量法燃速分别为17.92、18.00和18.04mm/s,单次试验结果间的一致性较好;质量流率法较为简单,但喷管严重烧蚀会导致测试结果不合理。两种推进剂的平行实验结果表明,冲量法燃速测试结果的偏差较小,复合推进剂在8~35MPa下的燃速最大偏差不超过0.3mm/s、双基推进剂在8~25MPa下的燃速最大偏差不超过0.4mm/s;质量流率法燃速结果偏差较大;喷管烧蚀不影响冲量法的燃速结果,且能够降低高压段的增压速率,有利于实现燃速对压强改变的瞬时响应;采用冲量法测试复合推进剂在20MPa下的燃速为22mm/s和21.96mm/s,与标准发动机法燃速相比,最大误差为0.45%。 展开更多
关键词 物理化学 冲量法 质量流率法 固体火箭发动机 动态燃速 喷管烧蚀
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粉末推进剂及应用前景
5
作者 胡春波 《火炸药学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期I0005-I0006,共2页
1粉末推进剂内涵粉末推进剂主要面向优异能量管理控制的粉末火箭/冲压发动机,在先进固体可调动力领域内有广泛的应用前景。粉末推进剂由高能粉末颗粒、胶黏剂、助燃剂等组成,其在发动机中的贮存形态为微米级颗粒。与传统推进剂相比,粉... 1粉末推进剂内涵粉末推进剂主要面向优异能量管理控制的粉末火箭/冲压发动机,在先进固体可调动力领域内有广泛的应用前景。粉末推进剂由高能粉末颗粒、胶黏剂、助燃剂等组成,其在发动机中的贮存形态为微米级颗粒。与传统推进剂相比,粉末推进剂通常具有以下特点:(1)粉末推进剂以微米级固体颗粒形式贮存,适应环境温度能力强;(2)流态化的粉末推进剂具有良好的流动特性,便于推进剂输送的关停与流量控制;(3)粉末推进剂颗粒燃烧初始条件为气固两相流中的弥散形态,颗粒聚团燃烧带来的负面影响显著减小;(4)粉末推进剂原料来源广泛,无毒无污染、化学稳定性好,符合推进剂绿色环保的发展趋势。 展开更多
关键词 推进剂输送 冲压发动机 气固两相流 流量控制 环境温度 颗粒聚团 流动特性 粉末颗粒
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固体推进剂凝相燃烧产物研究现状分析与建议
6
作者 敖文 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期I0001-I0004,共4页
1内涵。固体火箭发动机是目前导弹武器的主要动力装置,在保障国家安全、维护国家利益方面具有重要的军事意义。现代固体火箭发动机采用的固体推进剂普遍使用微米铝粉作为金属添加剂,以提高推进剂能量,抑制不稳定燃烧。但铝粉燃烧过程及... 1内涵。固体火箭发动机是目前导弹武器的主要动力装置,在保障国家安全、维护国家利益方面具有重要的军事意义。现代固体火箭发动机采用的固体推进剂普遍使用微米铝粉作为金属添加剂,以提高推进剂能量,抑制不稳定燃烧。但铝粉燃烧过程及其形成的凝相燃烧产物会对发动机工作性能和安全性产生显著影响,目前固体发动机工程研制中遇到的三大难题均与铝粉凝相燃烧产物直接相关:一是两相流损失问题,与纯气相流动相比,由于凝相粒子存在的两相流动引起发动机理论比冲最高可下降约10%,折算成战略导弹射程损失超过1000公里;二是过载烧蚀问题,由过载引致凝相粒子向燃烧室局部聚集并冲刷绝热层,可使绝热层局部烧蚀率增加10倍。 展开更多
关键词 固体火箭发动机 固体推进剂 不稳定燃烧 绝热层 理论比冲 固体发动机 凝相粒子 金属添加剂
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微牛级高精度直流离子推进系统的推力调节特性
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作者 汪宇欣 武志文 +6 位作者 黄天坤 陈茂林 叶剑民 郭云涛 王云冰 刘旭辉 胡鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期770-777,共8页
为了研究将微型直流离子推力器用于航天器超高精度控制任务的可行性,设计了一个微牛级直流离子推力器并为其配备了碳纳米管中和装置。对推力器进行了实验测试,评估了其在150~490 V电压范围内可实现的推力范围和推力分辨率,并计算了5、25... 为了研究将微型直流离子推力器用于航天器超高精度控制任务的可行性,设计了一个微牛级直流离子推力器并为其配备了碳纳米管中和装置。对推力器进行了实验测试,评估了其在150~490 V电压范围内可实现的推力范围和推力分辨率,并计算了5、25、50μN推力水平下的噪声。在上述电压范围内,使用氙气和氩气作为工质时,推力器的推力范围分别为5.75~50.83μN和5.93~47.63μN,最大推力噪声为0.12μN/√(Hz)和0.05μN/√(Hz)。此外,对碳纳米管中和器进行了性能测试,实现了最大1.22 mA的引出电流,能够满足氙气工况下0~37.37μN、氩气工况下0~16.50μN的束流中和需求。实验结果表明,该推进系统可以用于引力波探测等高精度空间测量任务所需的无拖曳控制,且使用氩气更有利于实现高精度和低噪声的推力输出。 展开更多
关键词 离子推力器 微牛级推力 高精度控制 推力精度 推力噪声
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自击撞击式双组元推进剂雾化过程数值模拟
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作者 张孟祎 伍磊 +2 位作者 巴燕 杨文婧 刘海湖 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1606-1614,共9页
肼类双组元推进剂在卫星和导弹等各类航天器动力系统液体火箭发动机中应用广泛.为了深入理解自击撞击式肼类双组元推进剂的雾化过程,基于OpenFOAM开源平台,通过引入有效液体相分数,发展了三维三相VOF-LPT转换算法,并进一步开发了该转换... 肼类双组元推进剂在卫星和导弹等各类航天器动力系统液体火箭发动机中应用广泛.为了深入理解自击撞击式肼类双组元推进剂的雾化过程,基于OpenFOAM开源平台,通过引入有效液体相分数,发展了三维三相VOF-LPT转换算法,并进一步开发了该转换算法的耦合求解器;结合网格局部加密技术与自适应加密技术,实现了对液体界面的动态捕捉;通过与前人横向燃料喷射实验结果的对比,验证了所开发耦合求解器的准确性和有效性.利用所开发的耦合求解器数值研究了入射速度扰动、燃料偏靠角度和射流速度对自击撞击式肼类双组元推进剂雾化效果的影响.结果表明,入射速度扰动使液滴尺寸分布整体减小,比表面积增加,有助于提升雾化效果;对于燃料液膜和氧化剂液膜的撞击段,增大燃料偏靠角度或提高射流速度均会增加燃料液膜与氧化剂液膜之间的有效撞击动量,从而提高了燃料液膜与氧化剂液膜之间的混合度;在喷雾场完全发展后,液滴尺寸分布随燃料偏靠角度的增大而整体增大,随射流速度的增加而整体减小.此外,由于燃料偏靠角度限制了混合区域的范围,导致液膜混合破碎程度随射流速度的增加逐渐趋于定值. 展开更多
关键词 双组元 VOF-LPT 液滴 喷雾
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降速剂及其作用位点对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律
9
作者 许睿轩 张皓瑞 +3 位作者 薛智华 史良伟 吕龙 严启龙 《火炸药学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期229-236,I0004,共9页
为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP... 为研究降速剂对丁羟四组元推进剂燃烧性能的影响规律,将典型季铵盐和金刚烷衍生物两种高效降速剂引入核壳结构铝基复合颗粒Al@HMX和AP@Al,使其分别作用于HMX颗粒内部和AP颗粒表面,制备了4种含降速剂的铝基复合颗粒(Al/A@HMX,Al/B@HMX,AP@Al/A和AP@Al/B);采用扫描电子显微镜对样品形貌进行了表征;采用高速红外相机拍摄推进剂燃烧过程的火焰红外照片,并对推进剂的爆热、密度、点火延迟时间和燃速进行了测试。结果表明,加入惰性降速剂会导致推进剂爆热降低,而Al@HMX复合颗粒能部分抵消这一现象,使推进剂爆热值增加了338 J/g;降速剂能够抑制AP和HMX的热分解过程,使达到AlO辐射峰值前维持低强度的“平台段”;而引入Al@HMX后,推进剂的点火延迟时间比基础配方减小49.4%;在10~20 MPa范围内两种降速剂均能有效降低推进剂燃速,在此基础上采用Al@HMX可使含季铵盐丁羟四组元推进剂20 MPa下的燃速降低7.1 mm/s(38.4%),压强指数降至0.25;当降速剂作用于AP表面时,含质量分数1%季铵盐的推进剂在20 MPa下燃速可降低5.0 mm/s(27.3%)。 展开更多
关键词 物理化学 固体推进剂 降速剂 铝基复合燃料 点火延迟 燃烧性能 丁羟四组元推进剂 声共振
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降速剂及其作用位点对三组元推进剂燃烧性能的影响规律研究
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作者 许睿轩 薛智华 +3 位作者 张皓瑞 史良伟 吕龙 严启龙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期180-188,共9页
针对两种典型季铵盐和金刚烷衍生物降速剂,研究了其作用位点对推进剂点火燃烧性能的影响。基于两种不同结构的Al@AP和AP@Al复合颗粒,将降速剂分布在不同作用位置:即AP颗粒内部和表面。利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)和计算机断层扫描(CT)... 针对两种典型季铵盐和金刚烷衍生物降速剂,研究了其作用位点对推进剂点火燃烧性能的影响。基于两种不同结构的Al@AP和AP@Al复合颗粒,将降速剂分布在不同作用位置:即AP颗粒内部和表面。利用扫描电子显微镜(SEM-EDS)和计算机断层扫描(CT)等技术对所制备复合颗粒微观形貌和结构进行表征,研究了降速剂对推进剂爆热、点火延迟和燃烧性能的影响。惰性降速剂的加入会使得推进剂爆热值降低,但Al@AP复合颗粒的高反应活性能部分抵消这一现象。与机械混合方式相比,当降速剂作用于AP表面时能明显延缓推进剂点火过程,其中金刚烷衍生物能使推进剂点火延迟时间增加至420 ms,比基础配方增加了192%。在基体中直接加入降速剂可以有效降低推进剂燃速,但其降压强指数效果有限。铝基复合颗粒和降速剂的共同作用能显著降低推进剂的高压燃速和压强指数:当作用位置在AP内时,两种降速剂使推进剂1~20 MPa内压强指数从基础配方的0.45分别降低至0.20和0.33,同时可使10~20 MPa压强指数分别减小了48%和49%。 展开更多
关键词 固体推进剂 降速剂 铝基复合颗粒 点火延迟 燃烧性能
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机动飞行条件下固冲发动机补燃室绝热层烧蚀实验研究
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作者 闫航 程吉明 +3 位作者 刘杰 李海波 冯喜平 侯晓 《推进技术》 北大核心 2025年第1期94-102,共9页
总体机动飞行引发的过载效应会导致固体火箭冲压发动机补燃室燃气积聚,并在绝热层局部形成烧蚀严重区域。针对这一问题,设计并搭建了一套模拟机动飞行条件下补燃室烧蚀热环境的实验装置,通过数值模拟获得了装置内两相流场参数的变化规律... 总体机动飞行引发的过载效应会导致固体火箭冲压发动机补燃室燃气积聚,并在绝热层局部形成烧蚀严重区域。针对这一问题,设计并搭建了一套模拟机动飞行条件下补燃室烧蚀热环境的实验装置,通过数值模拟获得了装置内两相流场参数的变化规律,实现了补燃室内压力、绝热层表面温度、燃气速度、燃气与绝热层间夹角等烧蚀影响参数的可控。利用该装置对某典型固冲发动机机动飞行工况开展了实验,结果表明,实验结果满足补燃室烧蚀严重区域目标参数模拟要求,目标压强为0.45 MPa,实验测量压强为0.467 MPa,与目标压强相对误差为3.78%;实验过程中温度测试结果为1245 K,1341 K,与数值仿真结果相比相对误差分别为5.62%和5.14%,数值仿真得到的试件中心温度为2367 K,与目标温度相比相对误差为2.9%;实验用绝热层在燃气直接作用区域形成了冲刷凹坑,最大烧蚀位置的线烧蚀率约为0.03 mm/s,非直接作用区域试件膨胀,凹坑形状受试件附近流场分布规律影响。 展开更多
关键词 固冲发动机 模拟机动条件 富氧两相环境 烧蚀实验系统 硅橡胶绝热层
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新型推进剂的制备与能量调控
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作者 刘佩进 何伟 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期859-861,共3页
推进剂作为火箭发动机的能量来源,一定程度上决定了火箭发动机的能量水平与工作方式,对导弹武器远程投送、机动突防能力至关重要,更是推动火箭动力装备升级换代的核心技术之一。现有固体火箭发动机在推力按需输出方面存在瓶颈,无法满足... 推进剂作为火箭发动机的能量来源,一定程度上决定了火箭发动机的能量水平与工作方式,对导弹武器远程投送、机动突防能力至关重要,更是推动火箭动力装备升级换代的核心技术之一。现有固体火箭发动机在推力按需输出方面存在瓶颈,无法满足导弹武器装备智能化、高机动、快速突防的发展需求。基于固体燃料可控能量释放的推进剂能量调控方法是提高推进剂能量输出可调可控性,优化发动机推力分配,实现导弹射程和机动性提升的有效尝试。 展开更多
关键词 导弹武器装备 机动突防 固体火箭发动机 导弹射程 能量释放 发动机推力 能量水平 可控性
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纳米流体燃料性能调控研究进展
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作者 高毅 徐星星 +3 位作者 赵子龙 周帅 刘佩进 敖文 《实验流体力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-16,共16页
纳米流体燃料是将纳米颗粒添加至液体燃料中形成的一种悬浮液,具有能量密度高、点火延迟时间短等优点,具有改善燃料燃烧特性的潜力。为探寻更为有效的纳米流体燃料性能调控方法,本文回顾了近年来国内外纳米流体燃料性能调控的研究进展,... 纳米流体燃料是将纳米颗粒添加至液体燃料中形成的一种悬浮液,具有能量密度高、点火延迟时间短等优点,具有改善燃料燃烧特性的潜力。为探寻更为有效的纳米流体燃料性能调控方法,本文回顾了近年来国内外纳米流体燃料性能调控的研究进展,主要介绍了纳米流体的稳定性能、流变性能、蒸发性能、点火性能和燃烧性能调控的研究成果,分析了各种物理和化学调节方法及其基本原理。添加表面活性剂和金属包覆改性是改善纳米流体燃料稳定性能和流变性能的主要方法;点火性能和燃烧性能的调控主要基于提高燃料液滴热传导和热辐射吸收能力、促进金属颗粒自身释热等途径,主要包括添加纳米金属颗粒、纳米金属氧化物及新型亚稳态分子间复合物等。纳米流体燃料的下一步研究应重点围绕拓宽纳米流体燃料界限、探索新型表面活性剂、建立纳米流体燃料点火燃烧理论体系等方面展开。 展开更多
关键词 纳米流体燃料 稳定性能 性能调控 点火 燃烧 表面活性剂 综述
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n-B/n-Ti/NC三元球形团聚颗粒的制备及燃烧性能
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作者 刘林林 熊玉姝 +3 位作者 詹发禄 徐抗震 王英红 李葆萱 《火炸药学报》 北大核心 2025年第3期223-229,I0004,共8页
为了提高硼的燃烧效率,采用溶胀-吸附-溶解团聚-成球法制备了n-B/n-Ti/NC三元球形团聚颗粒。采用SEM和DSC对颗粒的微观结构特征及热稳定性进行了表征,并通过激光点火系统对其燃烧特性进行了研究。结果表明,在团聚颗粒制备过程中,n-B和n... 为了提高硼的燃烧效率,采用溶胀-吸附-溶解团聚-成球法制备了n-B/n-Ti/NC三元球形团聚颗粒。采用SEM和DSC对颗粒的微观结构特征及热稳定性进行了表征,并通过激光点火系统对其燃烧特性进行了研究。结果表明,在团聚颗粒制备过程中,n-B和n-Ti可被吸附进入溶胀的NC毛细管中,从而形成以NC为团聚材料、n-Ti为助燃剂、n-B为高能燃烧剂,元素均匀分布、密实度高、成球率高的三元球形团聚颗粒;当NC、n-Ti和n-B的质量分数分别为17%、8%和75%时,团聚颗粒具有最短的点火延迟期(3.42ms)和燃烧时间(8ms);团聚颗粒各组分的相容性较好,具有较强的热稳定性。 展开更多
关键词 物理化学 纳米硼 纳米钛 球形团聚 硝化纤维素 点火延迟 燃烧性能
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O_(2)/PE固液混合发动机燃烧效率数值计算
15
作者 胡峰 王印 +2 位作者 王栋 刘雪莉 王新强 《火炸药学报》 北大核心 2025年第3期279-286,I0006,共9页
基于燃气与固体燃料的耦合传热,建立了固液混合发动机燃烧室内流场数值计算模型,以聚乙烯(PE)为燃料、氧气为氧化剂研究了氧气旋流强度、氧气流强和燃烧室压强对燃烧效率的影响。结果表明,氧气直流喷注时,火焰距离燃面较远且后燃烧室中... 基于燃气与固体燃料的耦合传热,建立了固液混合发动机燃烧室内流场数值计算模型,以聚乙烯(PE)为燃料、氧气为氧化剂研究了氧气旋流强度、氧气流强和燃烧室压强对燃烧效率的影响。结果表明,氧气直流喷注时,火焰距离燃面较远且后燃烧室中气相反应集中在氧含量较高的轴线附近,使后燃烧室凹腔存在较多燃料残留,导致发动机燃烧效率较低;喷注器旋流数大于0.2后,旋流喷注可显著强化气相掺混,当旋流数由0.167增大到0.444时,燃烧效率可提高5.25%;氧气入口流强每增加25kg/(m^(2)·s),燃烧效率以约1.1%的幅度提升;燃烧室压强对发动机燃烧效率和燃面退移速率的影响均较小。 展开更多
关键词 物理化学 固液混合发动机 燃烧效率 数值计算 旋流强度 氧气流强 对流传热 扩散燃烧
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基于卷积神经网络的火箭冲压组合发动机燃烧流场重构
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作者 高屹 刘冰 +3 位作者 张至斌 朱韶华 朱梦豪 秦飞 《燃烧科学与技术》 北大核心 2025年第1期35-45,共11页
本文提出一种基于卷积神经网络架构的燃烧流场重构模型,旨在从低分辨率温度场中重构得到具有复杂流场特征的火箭冲压组合发动机二维温度场.通过大涡模拟方法获得了4种不同构型燃烧室的湍流燃烧流场数据集,使用其中3组构型作为训练集,并... 本文提出一种基于卷积神经网络架构的燃烧流场重构模型,旨在从低分辨率温度场中重构得到具有复杂流场特征的火箭冲压组合发动机二维温度场.通过大涡模拟方法获得了4种不同构型燃烧室的湍流燃烧流场数据集,使用其中3组构型作为训练集,并对另一个构型燃烧室温度场的重构结果进行分析,以对重构神经网络模型进行验证.研究结果表明,该温度场重构模型可以有效从低分辨率温度场中重构得到二维高分辨率温度分布,在中心火箭后缘主要燃烧区域的温度场重构平均误差小于5%,重构精度高于双三次插值算法.本研究数据集和模型可为后续实现组合发动机燃烧状态的智能感知和调控提供支撑. 展开更多
关键词 火箭冲压组合发动机 卷积神经网络 流场重构 湍流燃烧
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PSAN燃气发生剂配方设计及性能研究
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作者 李波标 赵佳钏 +4 位作者 姚张奕 陈国良 李家泰 王鹏飞 刘林林 《空天防御》 2025年第1期109-116,共8页
为研制燃气清洁、成气性好、残渣率低的燃气发生剂,开展了基于相稳定硝酸铵(Phase Stabilized Ammonium Nitrate, PSAN)的燃气发生剂的配方筛选及制备工艺研究,并对配方的燃烧温度、成气量、残渣率、火焰形貌及安全性进行测试。结果表明... 为研制燃气清洁、成气性好、残渣率低的燃气发生剂,开展了基于相稳定硝酸铵(Phase Stabilized Ammonium Nitrate, PSAN)的燃气发生剂的配方筛选及制备工艺研究,并对配方的燃烧温度、成气量、残渣率、火焰形貌及安全性进行测试。结果表明:配方中氧化剂、黏合剂和增塑剂的最佳配比为40%、30%和30%;PSAN/PBT/A3、PSAN/PBT/BuNENA和PSAN/PET/A3三种配方的燃烧温度分别为1 441、1 611、1 309 K,成气量分别为55.2、49.3、57.7 mol/kg,凝聚相质量分数分别为6.75%、7.25%和6.57%;PSAN/PBT/A3燃烧火焰最明亮,PSAN/PBT/BuNENA火焰亮度减小并伴有大量碳烟产生,PSAN/PET/A3燃烧产生大量碳烟且仅含有微弱火焰;PSAN/PBT/A3、PSAN/PBT/BuNENA和PSAN/PET/A3燃气发生剂的撞击感度分别为34.4、21.6和35.8 cm,摩擦感度均较低。 展开更多
关键词 相稳定硝酸铵 燃气发生剂 成气量 燃烧性能
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面向宽域飞行平台的涡轮增强组合动力总体性能分析 被引量:1
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作者 何国强 秦飞 +3 位作者 魏祥庚 张铎 玉选斐 魏黎明 《空天防御》 2024年第4期7-17,共11页
面向宽域飞行平台的动力需求,提出了兼顾加速性与燃油经济性的新型涡轮增强组合动力方案,并从发动机组成与工作原理的角度阐明了采用串联式流道方案实现高加速能力与高比冲性能的可行性。首先,基于自主开发的性能评估模型,对发动机涡轮... 面向宽域飞行平台的动力需求,提出了兼顾加速性与燃油经济性的新型涡轮增强组合动力方案,并从发动机组成与工作原理的角度阐明了采用串联式流道方案实现高加速能力与高比冲性能的可行性。首先,基于自主开发的性能评估模型,对发动机涡轮增压模式和冲压模式宽域性能进行预估,并通过整机三维数值模拟对典型工作点发动机性能进行计算。在采用液氧/甲烷推进剂时,马赫数为0~3的涡轮增压模式可实现800~1 000 s的比冲和145 s的最大比推力;在当量比1.0的冲压模式下,马赫数为4时可实现1 300 s以上的比冲,马赫数为6时可实现1 000 s以上的比冲。其次,以该组合动力方案作为两级入轨第一级飞行器动力,开展两级入轨任务的总体方案初步论证,结果表明该组合动力方案具备优异的宽域加速能力,能够支撑高效的可重复使用航天运输任务。该组合动力还可以作为覆盖亚声速到高超声速范围的宽域机载无人平台动力,实现自主加速和超高速巡航。最后,对发动机研制面临的主要关键技术进行了梳理和总结。 展开更多
关键词 宽域飞行平台 组合动力 高超声速 总体性能
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高燃烧效率含卤氧化剂包覆硼粉的制备及性能
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作者 刘睿 杨丹锋 +2 位作者 张云龙 聂洪奇 严启龙 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1068-1079,共12页
为了提升硼粉的点火燃烧性能,采用高能球磨与喷雾干燥相结合的技术制备了4种微纳米B-Fe-Bi_(2)O_(3)@AP/PVDF复合物,根据其高热值和高燃烧效率的特点将四种复合物命名为μBHH_(c)、μBHC_(e)、nBHH_(c)及nBHC_(e),并对其形貌结构、热反... 为了提升硼粉的点火燃烧性能,采用高能球磨与喷雾干燥相结合的技术制备了4种微纳米B-Fe-Bi_(2)O_(3)@AP/PVDF复合物,根据其高热值和高燃烧效率的特点将四种复合物命名为μBHH_(c)、μBHC_(e)、nBHH_(c)及nBHC_(e),并对其形貌结构、热反应性、点火延迟、质量燃速和凝聚相产物进行了表征分析。结果表明,μBHH_(c)和μBHC_(e)复合物在氩气中最大热值达9.7 k J·g^(-1),最高燃烧效率达66.2%;在氧气中最大热值达14.6 k J·g^(-1),最高燃烧效率达93.3%,空气中氧化峰温在750~760℃之间。n BHH_(c)和n BHC_(e)复合物在氩气中最大热值达9.9 k J·g^(-1),最高燃烧效率达68.9%;在氧气中最大热值达14.8 k J·g^(-1),最高燃烧效率达97.2%,空气中氧化峰温在595~600℃之间。各类复合物的最高燃烧温度达1954~2011℃,其中n BHH_(c)复合物的点火延迟最短(26 ms),且质量燃速最高(1.84 g·s^(-1));μBHC_(e)复合物的点火延迟最长(39 ms),质量燃速也最低(0.80 g·s^(-1))。各类复合物燃烧产物主要由B_(2)O_(3)、B_(4)C及少量未完全燃烧的硼组成,形貌包含5~10μm的球体及10~20μm的片状物质。 展开更多
关键词 改性硼粉 表界面修饰 氧化剂/燃料一体化设计 点火燃烧性能
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粒径比率对声波操纵颗粒分离过程影响的数值模拟研究
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作者 吴悠 田晓平 +2 位作者 KENZA Ayyada 王璜鹏 杨文婧 《电声技术》 2024年第4期23-27,共5页
基于驻波表面声波的微粒操纵技术因其高效低耗而得到广泛应用,但仅依靠实验方法和理论研究难以全面研究微观尺度下的微粒运动。对微流体内声波分离微观颗粒的过程进行数值模拟,并进一步研究不同粒径颗粒的粒径比率对颗粒分离过程的影响... 基于驻波表面声波的微粒操纵技术因其高效低耗而得到广泛应用,但仅依靠实验方法和理论研究难以全面研究微观尺度下的微粒运动。对微流体内声波分离微观颗粒的过程进行数值模拟,并进一步研究不同粒径颗粒的粒径比率对颗粒分离过程的影响。结果表明,两种颗粒的粒径越接近,颗粒分离越困难;粒径差越大,颗粒分离效果越好;粒径比率影响颗粒分离过程的本质是影响了大小颗粒受声场作用力间的差距。 展开更多
关键词 颗粒分离 离散元 表面声波 微流体
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