微尺度下含能材料的燃燒與推進原理研究.pdf

1、為了研制高性能的固體化學微推進器，本文主要研究了微尺度下固體含能材料的燃燒特性及機理，微推進器的作功特性及其結(jié)構(gòu)設(shè)計。
　　 利用高速攝影技術(shù)研究了B/KNO3在微細石英管中燃燒時，燃速隨圓管管徑、燃燒室壓強、圓管壁厚及管壁熱傳導系數(shù)的變化；建立了微細圓管內(nèi)固體含能材料的燃燒傳熱模型，分析了圓管管徑、壁厚及管壁熱傳導系數(shù)對熱損失和燃燒穩(wěn)定性的影響機理和規(guī)律。研究表明：圓管管徑越小、燃燒室壓強越小、管壁熱傳導系數(shù)越大，燃燒越不穩(wěn)定

2、；管壁熱傳導系數(shù)較小時，燃速隨壁厚增加而增大；管壁熱傳導系數(shù)較大時，燃速隨壁厚增加而減??；當壁厚增加到一定值時，壁厚對燃燒影響趨于穩(wěn)定。
　　 基于單擺原理測試分析了不同推進劑的作功性能隨微推進器單元藥室直徑的變化規(guī)律。研究表明：相同藥劑時，推力、沖量均隨藥室直徑增加而增大；相同藥室直徑時，斯蒂酚酸鉛類的推力較大、沖量較小，硝酸肼鎳類的推力較小、沖量較大。
　　 建立了微推力計算模型，分析了微噴管結(jié)構(gòu)對推進性能的影響。0

3、.1MPa環(huán)境壓強下，微噴管存在一個最佳的出口擴張比；真空環(huán)境中，推力隨出口擴張比增加而不斷增大。
　　 建立了化學微推進器陣列單元燃燒傳熱的數(shù)學物理模型和熱應(yīng)力有限元模型，計算分析了微推進陣列藥室的結(jié)構(gòu)和力學性能。結(jié)果表明：藥室材料熱傳導系數(shù)越小、藥劑燃燒時間越短，陣列集成度越高；藥室孔邊處熱應(yīng)力及變形量最大，是結(jié)構(gòu)中最薄弱的環(huán)節(jié)；藥室直徑越大、藥室單元間距越小、燃氣溫度越高、作用時間越長，陣列結(jié)構(gòu)中熱應(yīng)力及變形量就越大，越易