含硼推進(jìn)劑點火燃燒特性和推進(jìn)性能測試.pdf

1、微型衛(wèi)星體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)動慣量小，其運行軌道的調(diào)整和飛行姿態(tài)的控制所需推力很小，而且精度要求高，因此對微型推進(jìn)系統(tǒng)提出了更多的要求，諸如集成度高、功耗低、推力和沖量小等。固體化學(xué)微推進(jìn)器雖然結(jié)構(gòu)簡單、體積和質(zhì)量小、能量密度高并且性能穩(wěn)定，并且能達(dá)到微型衛(wèi)星的推進(jìn)要求，但是由于燃燒室較大的比表面積導(dǎo)致的熱損失較大，難以實現(xiàn)內(nèi)部推進(jìn)劑的成功點火和高效穩(wěn)定燃燒。硼是固體推進(jìn)劑的理想燃料，但是硼本身存在熔、沸點高，表面覆蓋氧化層等問題，使硼點

2、火燃燒困難。本文研究了含硼推進(jìn)劑在微小燃燒室內(nèi)的點火燃燒特性，并對推進(jìn)性能進(jìn)行測試。
　　設(shè)計和搭建了激光點火實驗系統(tǒng)。選擇激光點火方式點燃推進(jìn)劑，采用高速攝像機、光纖光譜儀拍攝檢測推進(jìn)劑的燃燒特性，高精度壓力傳感器和配套數(shù)據(jù)采集卡測試推進(jìn)劑的推進(jìn)性能。
　　配制B/AP燃料推進(jìn)劑，制作內(nèi)徑尺寸為3mm，4mm，5mm，6mm，結(jié)構(gòu)分別為直管、漸變管、突變管的微小燃燒室，進(jìn)行點火燃燒實驗。實驗結(jié)果顯示，大管徑有利于點火且燃燒

3、充分，但降低了燃速，而小管徑有助于增大燃燒速度和推進(jìn)性能，但是增大點火難度；噴嘴結(jié)構(gòu)能提高燃燒速度，并提升推進(jìn)性能，但是會降低點火性能和燃燒強度。
　　按照不同質(zhì)量比，配制B/AP燃料與粘合劑HTPB的混合推進(jìn)劑，裝入內(nèi)徑為4mm的燃燒室圓管，進(jìn)行點火燃燒實驗。實驗結(jié)果表明，隨著HTPB含量的增加而B/AP混合燃料的減少，推進(jìn)劑的點火燃燒性能下降，而推進(jìn)性能先小幅變化后迅速減小。粘合劑HTPB的含量需要控制在合理范圍內(nèi)，才能有助于

4、含硼燃料混合推進(jìn)劑的燃燒和推進(jìn)性能的增強。
　　在（B/AP）/HTPB混合推進(jìn)劑的基礎(chǔ)上添加金屬顆粒或催化劑，配制復(fù)合推進(jìn)劑，填裝入內(nèi)徑分別為3mm，4mm，5mm，6mm的燃燒室圓管，進(jìn)行點火燃燒實驗。實驗結(jié)果顯示，隨著燃燒室內(nèi)徑增大，點火延遲時間、燃燒速度、推力、沖量和比沖值均減小，燃燒強度增加；而燃燒室內(nèi)徑減小時，燃速、推力、沖量和比沖均增加，但是點火難度增加，燃燒強度降低。添加金屬顆粒鎂或鋁能提升燃燒性能，且鎂粉提升效果