鋁-冰固體推進(jìn)劑燃燒性能研究.pdf

1、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且推重比大,常用于火箭的助推級(jí)。而長(zhǎng)期的深空探測(cè)和載人航天任務(wù)需要更高性能的推進(jìn)劑。納米鋁粉是一種高能量水平的金屬燃料,且目前已經(jīng)解決了持續(xù)燃燒問(wèn)題,其用于火箭推進(jìn)劑是綠色火箭推進(jìn)的一個(gè)發(fā)展方向。納米鋁的燃燒組織形式可以是鋁/水或鋁-冰固體推進(jìn)劑。鋁/水燃燒系統(tǒng)已經(jīng)被證實(shí)在深空推進(jìn)方面具有很大潛力。鋁-冰固體推進(jìn)劑是低溫固體推進(jìn)劑的一種。作為一種綠色燃料不但具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全性高和高比沖的優(yōu)點(diǎn),而且成本還有望進(jìn)一步

2、降低,具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文利用最小自由能法,對(duì)不同氧燃比條件下的鋁-冰固體推進(jìn)劑進(jìn)行熱力計(jì)算,給出其能量特性。然后,建立鋁-冰固體推進(jìn)劑表面燃燒區(qū)導(dǎo)熱數(shù)理模型并對(duì)其溫度場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,進(jìn)一步鋁-冰固體推進(jìn)劑的燃速特性。同時(shí)還研究了鋁-冰固體推進(jìn)劑的導(dǎo)熱系數(shù)和比熱采用三種不同平均方法時(shí),燃速的變化規(guī)律。三種平均方法分別為質(zhì)量平均、體積平均和調(diào)和平均。進(jìn)而全面評(píng)價(jià)鋁-冰固體推進(jìn)劑的性能,為鋁-冰固體推進(jìn)劑的實(shí)際應(yīng)用提供理論依

3、據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　1.通過(guò)熱力計(jì)算發(fā)現(xiàn),燃燒室和噴管的平衡組分主要是H2和Al2O3,其中Al2O3占75％以上。燃燒室的定壓燃燒溫度、比沖和推力系數(shù)等理論性能參數(shù)變化規(guī)律相同,均隨氧燃比的增加而呈下降的趨勢(shì)。計(jì)算結(jié)果表明,鋁-冰固體推進(jìn)劑是一種高能量水平的推進(jìn)劑,其比沖可達(dá)3300m/s,是一種很有應(yīng)用潛力的推進(jìn)劑。
　　2.計(jì)算結(jié)果表明,鋁-冰固體推進(jìn)劑的燃速隨著初溫的升高而增大,且在273.15K時(shí)出現(xiàn)溫度的大幅