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实测燃速处理误差对内弹道性能预示的影响分析

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固体火箭技术 2022年第3期45卷 361-365页

作者：刘杨丁淼白彦军李卓然中国航天科技集团有限公司四院四十一所燃烧、热结构和内流场重点实验室西安710025

工程上,固体火箭发动机内弹道性能的预示往往从既有的试车数据分析,计算得到发动机反算燃面等数据,最后根据燃速表征发动机的实测燃速和反算的燃面进行单发发动机的内弹道性能预示。通过理论分析和发动机实测数据,指出了当前工程方法处... 详细信息

工程上,固体火箭发动机内弹道性能的预示往往从既有的试车数据分析,计算得到发动机反算燃面等数据,最后根据燃速表征发动机的实测燃速和反算的燃面进行单发发动机的内弹道性能预示。通过理论分析和发动机实测数据,指出了当前工程方法处理燃速和燃速相关性存在的误差,并讨论了该处理方法对发动机内弹道性能预示精度的影响,提出了修正的计算方法。结果表明,不同压强比的发动机实测数据的处理误差一般不同,通常压强比越大误差越大,当发动机压强比为1.3时,反算燃面的相对误差可达1.5%~2.5%;全尺寸发动机燃速与标准发动机燃速相关性为差值关系时,数据处理误差会带来发动机内弹道预示误差,理论误差最大可以达到0.5%左右,而燃速相关性为倍数关系时,可以减小计算误差,从而将提高内弹道性能预示精度。

关键词：燃速内弹道性能预示实测数据处理误差

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B/KNO_(3)点火药低压燃速规律研究

火工品 2023年第3期 43-46页

作者：刘攀吴欣欣李艳春毕晓露江涛王茂洁黄开书重庆红宇精密工业集团有限公司重庆402760 南京理工大学化工学院江苏南京210094

为了研究B/KNO_(3)点火药在低压下的燃速规律,制备了B/KNO_(3)点火药,并测试了B/KNO_(3)点火药在不同低压环境、不同初始温度条件下的燃速规律。结果表明:低压环境下,B/KNO_(3)点火药的燃速随着环境压力下降呈线性减小;同一环境压力下,... 详细信息

为了研究B/KNO_(3)点火药在低压下的燃速规律,制备了B/KNO_(3)点火药,并测试了B/KNO_(3)点火药在不同低压环境、不同初始温度条件下的燃速规律。结果表明:低压环境下,B/KNO_(3)点火药的燃速随着环境压力下降呈线性减小;同一环境压力下,随着初始温度升高,B/KNO_(3)点火药的燃速缓慢增大;环境压力比初始温度对B/KNO_(3)点火药燃速的影响更大。

关键词： B/KNO_(3)点火药低压环境初始温度燃速

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低压环境下高密度压实黑火药柱燃速规律研究

兵工学报 2018年第2期39卷 290-295页

作者：程龙刘攀杨洪涛朱绪强杨月成一宋东明南京理工大学化工学院江苏南京210094 西安近代化学研究所陕西西安710065

黑火药是一种经典的点火药,但其在低气压环境(高空)下的燃烧性能却鲜有研究。为了了解黑火药的低压燃烧性能,采用光-电靶法测试了不同药柱密度、不同温度和不同低压条件下高密度压实黑火药柱的燃速。研究结果表明,黑火药柱的燃速随环境... 详细信息

黑火药是一种经典的点火药,但其在低气压环境(高空)下的燃烧性能却鲜有研究。为了了解黑火药的低压燃烧性能,采用光-电靶法测试了不同药柱密度、不同温度和不同低压条件下高密度压实黑火药柱的燃速。研究结果表明,黑火药柱的燃速随环境压力的下降快速变小,燃速与环境压力呈线性关系。当环境压力下降到20 k Pa时,黑火药柱会出现瞎火或断火的现象;药柱密度增大,黑火药柱燃速逐渐变小,药柱密度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变大;温度升高,黑火药柱的燃速缓慢变大,同时温度对黑火药柱燃速的影响会随着环境压力的降低逐渐变小。也就是说,低压环境中,环境压力对黑火药柱燃速的影响比药柱密度和温度对黑火药柱燃速的影响要更大。通过双因素的数学拟合,建立了黑火药柱的燃速随环境压力和温度的变化规律。

关键词：黑火药柱光-电靶法燃速

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一种燃速可调的光控固体推进剂燃烧特性

含能材料 2021年第7期29卷 584-591页

作者：段卜仁章皓男华佐豪吴立志鲍紫荆郭宁叶迎华沈瑞琪南京理工大学化工学院江苏南京210094 南京理工大学空间推进技术研究所江苏南京210094 微纳含能器件工业和信息化部重点实验室江苏南京210094 上海航天动力技术研究所上海201109

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度... 详细信息

为了研究光控固体推进剂在激光辐照下的可控燃烧特性以及推力性能,采用高速摄影、高精度压力传感器、R型热电偶以及微推力测试平台等装置分别获取了不同激光功率密度下,光控固体推进剂的燃速、点火延迟时间、燃烧室压强、燃烧火焰温度以及微推力等性能参数。结果表明:光控固体推进剂的燃速与燃烧室压强均随激光功率密度的增加而线性升高,与之相反,其点火延迟时间随激光功率密度的增加呈下降趋势。结合热电偶测温曲线,发现光控固体推进剂的燃烧过程主要分为五个区域:预热区、凝聚相区、三相区、气相区以及火焰区,与此同时,在1.343 W·mm^(-2)的激光功率密度下,推进剂的燃烧火焰温度为1202.3℃。光控固体推进剂燃烧状态对于激光功率密度的依赖性对于实现推力的精确控制具有重要意义,通过改变激光功率密度的大小,成功实现了光控固体推进剂的推力控制;随着激光功率密度由0.344 W·mm^(-2)增加到1.343 W·mm^(-2),光控固体推进剂的推力由1.58 mN上升至2.28 mN。

关键词：光控固体推进剂激光烧蚀燃速燃烧火焰温度微推力

基于高分辨率数据重构的固体燃料冲压发动机燃料平均燃速测试

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航空动力学报 2019年第11期34卷 2466-2477页

作者：邱爽李映坤李唯暄陈雄王禄浩南京理工大学机械工程学院

采用一种非接触主动式扫描和结构光栅投影定位技术,对以高密度聚乙烯(HDPE)为推进剂的固体燃料冲压发动机地面实验后药柱内孔燃烧形貌进行了三维点云数据重构,获得了固体燃料内表面当地平均燃速的三维分布云图。研究发现:①通过该方法... 详细信息

采用一种非接触主动式扫描和结构光栅投影定位技术,对以高密度聚乙烯(HDPE)为推进剂的固体燃料冲压发动机地面实验后药柱内孔燃烧形貌进行了三维点云数据重构,获得了固体燃料内表面当地平均燃速的三维分布云图。研究发现:①通过该方法计算所得药柱燃烧去除质量与实验后实际质量变化量误差在0.1%内,精度满足用于固体燃料燃速的评估要求;②构建的数据重构燃速测试方法能真实反映燃料药柱结构变化,且具有一定的适用性;③通过该方法得到了当地平均燃速与总平均燃速的关系并通过线性拟合的方法得到了燃速与来流空气质量通量关系。通过对该方法的验证分析,认为所提出的燃速测试方法对深入研究固体燃料冲压发动机燃速具有一定的参考价值。

关键词：固体燃料冲压发动机燃料剖面数据重构三维结构光扫描燃速

旋流燃烧室对固体燃料冲压发动机药柱表面传热以及燃速的影响

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航空动力学报 2019年第4期34卷 937-949页

作者：李唯暄陈雄周长省 MUSA Omer 南京理工大学机械工程学院南京210094

为研究旋流燃烧室对固体燃料冲压发动机(SFRJ)药柱表面传热以及燃速的影响,以高密度聚乙烯(HDPE)为燃料,对旋流和无旋工况下的固体燃料冲压发动机进行了连管实验研究,并且编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,采用流固耦合传热的方法以及... 详细信息

为研究旋流燃烧室对固体燃料冲压发动机(SFRJ)药柱表面传热以及燃速的影响,以高密度聚乙烯(HDPE)为燃料,对旋流和无旋工况下的固体燃料冲压发动机进行了连管实验研究,并且编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,采用流固耦合传热的方法以及非定常时间推进方式,对实验工况进行了数值模拟。结果表明:①药柱表面热流密度对燃速有显著影响,在回流区与附着点处,药柱表面的对流换热能力要明显优于再发展区;②在旋流工况下,在离心力与切向速度的作用下,使热解产物在药柱表面附近区域停留时间更长,有助于热解产物的充分反应,并且明显增强药柱表面对流换热能力,与无旋工况相比,提高幅度可达100%,并且在旋流工况下发动机可更快建立自持燃烧;③通过实验研究发现,旋流的引入提高发动机的燃速有积极作用,增幅可达26%,但会导致固体燃料冲压发动机补燃室压强出现周期性振荡。

关键词：旋流固体燃料冲压发动机流固耦合传热对流换热燃速

结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速影响的仿真研究

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兵工学报 2016年第5期37卷 798-807页

作者：巩伦昆陈雄周长省李映坤朱敏南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

为研究结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速的影响规律,采用3阶单调迎风(MUSCL)重构方法,AUSMPW+通量分裂格式,k-w SST湍流模型,7组分3反应有限速率化学反应模型以及2阶矩湍流燃烧模型,编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,研究入口直径、... 详细信息

为研究结构尺寸对固体燃料冲压发动机燃速的影响规律,采用3阶单调迎风(MUSCL)重构方法,AUSMPW+通量分裂格式,k-w SST湍流模型,7组分3反应有限速率化学反应模型以及2阶矩湍流燃烧模型,编制了二维轴对称湍流燃烧仿真程序,研究入口直径、药柱直径、喷喉直径以及相似结构尺寸对燃速的影响规律。仿真结果表明:入口直径以及药柱直径影响较大,相似结构尺寸的影响相对较小,喷喉直径几乎没有影响;固体燃料冲压发动机结构尺寸影响燃速的主要机理是湍流黏性的变化以及火焰面位置的变化;突扩比对燃速起着关键的作用,燃速与突扩比近似呈线性关系。

关键词：兵器科学与技术固体燃料冲压发动机燃速结构尺寸突扩比

铝粉含量对CL-20/Al-CMDB推进剂燃速的影响

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火炸药学报 2018年第4期41卷 404-407页

作者：王江宁李伟郑伟陈俊波宋秀铎孙志刚西安近代化学研究所陕西西安710065 宜宾北方川安化工有限公司四川宜宾644219

为了研究铝粉含量对含CL-20改性双基推进剂燃烧性能的影响,采用静态燃速仪测试了CL-20/Al-CMDB推进剂的燃速,拟合了燃速公式并分析了CL-20/Al-CMDB推进剂的燃烧过程及铝粉对燃速的影响。结果表明,6~10MPa下推进剂的燃速与铝粉含量的平方... 详细信息

为了研究铝粉含量对含CL-20改性双基推进剂燃烧性能的影响,采用静态燃速仪测试了CL-20/Al-CMDB推进剂的燃速,拟合了燃速公式并分析了CL-20/Al-CMDB推进剂的燃烧过程及铝粉对燃速的影响。结果表明,6~10MPa下推进剂的燃速与铝粉含量的平方(w^2_(Al))呈相互平行线性关系,10~16MPa下速率常数(k)在一条直线上,说明CL-20/Al-CMDB推进剂的燃烧反应速度仅与Al的含量有关;进一步分析燃烧表面暗区Al表面积大小对推进剂燃速的影响,发现4~11.5MPa时Al在暗区吸热导致燃速下降,11.5~16MPa下Al在火焰区燃烧产生的热量对暗区的热反馈抵消了其吸收的热量,使燃速增加;Al在燃烧表面的吸热过程对燃速的影响因素定义为Al的惰性热稀释。

关键词： CMDB推进剂 CL 20 燃烧性能燃速热稀释铝粉

HTPB固体燃料冲压发动机流场仿真与燃速分析

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航空动力学报 2016年第6期31卷 1504-1510页

作者：李新田卢鑫李延成刘珺怡高晶晶中国航天科技集团公司中国运载火箭技术研究院北京100076

基于守恒方程建立了固体燃料冲压发动机燃速仿真模型,采用二维轴对称模型和二方程化学反应模型开展了HTPB(端羟基聚丁二烯)固体燃料冲压发动机流场数值仿真,分析了不同空气来流条件对流场分布及燃速的影响.结果表明:火焰层在氧气和固体... 详细信息

基于守恒方程建立了固体燃料冲压发动机燃速仿真模型,采用二维轴对称模型和二方程化学反应模型开展了HTPB(端羟基聚丁二烯)固体燃料冲压发动机流场数值仿真,分析了不同空气来流条件对流场分布及燃速的影响.结果表明:火焰层在氧气和固体燃料壁面之间形成,随着来流空气流量和空气总温的增加,火焰层厚度变薄并向固体燃料壁面侧移动;随着发动机轴向位置的增加,燃速先迅速增加后缓慢增加,最后在补燃室附近快速减小,变化趋势与文献中试验结果吻合较好;固体燃料平均燃速随来流空气总温及发动内空气流率的增加而增大,并根据仿真结果拟合得到了燃速公式.

关键词： HTPB 固体燃料冲压发动机流场仿真燃速