含硼推進(jìn)劑一次燃燒產(chǎn)物點(diǎn)火燃燒特性研究.pdf

1、含硼推進(jìn)劑一次燃燒產(chǎn)物主要在固體火箭沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的補(bǔ)燃室中燃燒，一次燃燒產(chǎn)物的燃燒特性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生重大的影響。本文通過(guò)多種檢測(cè)手段研究了一次硼產(chǎn)物的微觀特性，采用多種先進(jìn)的測(cè)試方法分析了一次硼產(chǎn)物的成分組成，同時(shí)利用熱力學(xué)軟件FactSage計(jì)算得出理論的一次燃燒產(chǎn)物組分和熱力學(xué)參數(shù)。通過(guò)熱重紅外(TG-FTIR)、熱重差熱(TG-DSC)和激光點(diǎn)火等實(shí)驗(yàn)手段，結(jié)合FactSage軟件模擬計(jì)算，研究一次硼產(chǎn)物中碳化硼和CO2成分對(duì)硼

2、顆粒的熱氧化特性和點(diǎn)火燃燒特性的影響規(guī)律，深入研究了不同組分和不同取樣條件的一次硼產(chǎn)物的點(diǎn)火燃燒特性，系統(tǒng)研究了環(huán)境溫度、壓力、氧氣濃度和CO2濃度對(duì)一次硼產(chǎn)物熱氧化特性和點(diǎn)火燃燒特性的影響規(guī)律，從而獲得一次硼產(chǎn)物的點(diǎn)火燃燒特性。
　　 通過(guò)多種檢測(cè)手段分析了一次硼產(chǎn)物的微觀特性和分布特征，通過(guò)軟件Factsage模擬計(jì)算和樣品檢測(cè)試驗(yàn)獲得一次硼產(chǎn)物的成分組成，計(jì)算得到一次硼產(chǎn)物氣相成分主要是H2、CO、HCl和CO2，凝相主要

3、成分是C、B4C和BN;結(jié)合XRD、EDS和XPS的檢測(cè)結(jié)果分析，一次硼產(chǎn)物中主要成分為單質(zhì)B、B4C、C和少量的B2O3、NH4Cl。
　　 通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得硼粉在不同碳化硼混合配比下、不同CO2濃度下的熱分解特性和點(diǎn)火燃燒特性。在1000K以下的低溫段，隨著樣品中碳化硼含量增大，增重速率增快，反應(yīng)速率增大，起始氧化溫度越低;在1000K-1250K溫度段，隨著樣品中碳化硼含量增大，增重速率和增重量減小;在1250K-1700K階

4、段，樣品的增重速率再次變快，隨著樣品中碳化硼含量增大，增重速率增快;隨著樣品中碳化硼含量增大，燃燒光譜強(qiáng)度減弱，點(diǎn)火延遲時(shí)間變長(zhǎng)，持續(xù)燃燒時(shí)間減少;在氧氣濃度不變前提下，提高氣氛中CO2的濃度，能夠加快增重速率，有助于促進(jìn)硼粉的氧化反應(yīng)，降低最大增重速率對(duì)應(yīng)的溫度，提高硼粉的燃燒效率，縮短硼顆粒點(diǎn)火時(shí)間，減少燃盡時(shí)間。
　　 深入研究了不同組分和不同取樣條件的一次硼產(chǎn)物的點(diǎn)火燃燒特性。通過(guò)紅外光譜確認(rèn)一次硼產(chǎn)物中水分、NH4Cl

5、、炭黑、碳化硼和硼在不同的溫度段發(fā)生熱反應(yīng)。分析發(fā)現(xiàn)取樣壓力越高的樣品，失重量和對(duì)應(yīng)的放熱量越小，說(shuō)明其中炭含量越低，在激光下的燃燒強(qiáng)度越強(qiáng)，點(diǎn)火延遲時(shí)間越短，持續(xù)燃燒時(shí)間越長(zhǎng)。
　　 系統(tǒng)研究了一次硼產(chǎn)物在不同的氧氣濃度、CO2濃度和壓力下的熱氧化特性和點(diǎn)火燃燒特性。隨著反應(yīng)氣氛中氧氣濃度增大，在750-850K溫度段，一次硼產(chǎn)物失重量和失重速率增大，放熱量增大。在900K之后，樣品的放熱量再次增大，最大增重速率對(duì)應(yīng)的溫度降低

6、，燃燒強(qiáng)度增大，點(diǎn)火延遲時(shí)間縮短，燃燒時(shí)間延長(zhǎng)，增大氧氣濃度有利于一次硼產(chǎn)物中硼的點(diǎn)火燃燒;隨著氣氛中CO2濃度增大，在750-850K階段，樣品失重量和最大失重速率減小，放熱峰減小;在溫度達(dá)到900K后，樣品的最終增重量和最大增重速率增大，最大放熱量也隨之增大，初始氧化溫度逐漸降低，說(shuō)明增大CO2濃度，有利于對(duì)一次硼產(chǎn)物進(jìn)行點(diǎn)火燃燒;隨著環(huán)境壓力升高，在失重階段，樣品的失重量和最大失重速率逐漸減小。在高溫增重階段，隨著環(huán)境壓力升高，最