微尺度下含能材料的燃燒與推進(jìn)原理研究.pdf

1、為了研制高性能的固體化學(xué)微推進(jìn)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(jī)理，微推進(jìn)器的作功特性及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　 利用高速攝影技術(shù)研究了B/KNO3在微細(xì)石英管中燃燒時(shí)，燃速隨圓管管徑、燃燒室壓強(qiáng)、圓管壁厚及管壁熱傳導(dǎo)系數(shù)的變化；建立了微細(xì)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(dǎo)系數(shù)對(duì)熱損失和燃燒穩(wěn)定性的影響機(jī)理和規(guī)律。研究表明：圓管管徑越小、燃燒室壓強(qiáng)越小、管壁熱傳導(dǎo)系數(shù)越大，燃燒越不穩(wěn)定

2、；管壁熱傳導(dǎo)系數(shù)較小時(shí)，燃速隨壁厚增加而增大；管壁熱傳導(dǎo)系數(shù)較大時(shí)，燃速隨壁厚增加而減小；當(dāng)壁厚增加到一定值時(shí)，壁厚對(duì)燃燒影響趨于穩(wěn)定。
　　 基于單擺原理測(cè)試分析了不同推進(jìn)劑的作功性能隨微推進(jìn)器單元藥室直徑的變化規(guī)律。研究表明：相同藥劑時(shí)，推力、沖量均隨藥室直徑增加而增大；相同藥室直徑時(shí)，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(jì)算模型，分析了微噴管結(jié)構(gòu)對(duì)推進(jìn)性能的影響。0

3、.1MPa環(huán)境壓強(qiáng)下，微噴管存在一個(gè)最佳的出口擴(kuò)張比；真空環(huán)境中，推力隨出口擴(kuò)張比增加而不斷增大。
　　 建立了化學(xué)微推進(jìn)器陣列單元燃燒傳熱的數(shù)學(xué)物理模型和熱應(yīng)力有限元模型，計(jì)算分析了微推進(jìn)陣列藥室的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。結(jié)果表明：藥室材料熱傳導(dǎo)系數(shù)越小、藥劑燃燒時(shí)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?xì)鉁囟仍礁摺⒆饔脮r(shí)間越長(zhǎng)，陣列結(jié)構(gòu)中熱應(yīng)力及變形量就越大，越易