固体贫氧推进剂研究
张炜"朱慧"方丁酉
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国防科技大学航天与材料工程学院"湖南长沙$%&&’()摘要*系统地综述了国内外固体贫氧推进剂的研究成果+对碳氢型推进剂,含镁中能推进剂和含硼高能推进剂的配方特征,燃烧特性
和燃速调节方法进行了评述"
提出了各类推进剂应解决的主要问题+关键词*贫氧推进剂
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l m 4O n =7?5*o j Y V 1Z S ‘ah Z T h Y V V Q U R 固体火箭冲压发动机一般希望贫氧推进剂在燃气发生器中的一次燃烧既能提供足够的热值以维持其自热燃烧"又能产生一定量的富燃燃气"减少固体残渣量"使冲压发动机获得较高的比冲+%固体贫氧推进剂的分类
贫氧推进剂主要由氧化剂和燃料组成+其中燃料包括粘结剂和金属粉末+在燃气发生器中氧化剂与粘结剂反应后"产生足够热量维持贫氧推进剂的燃烧"将贫氧的粘结剂碎片及热金属颗粒送到冲
压燃烧室进行补燃p
而金属的作用则是通过它燃烧放热"提高推进剂的能量+冲压发动机的比冲与燃料的燃烧热q r &s 成正比+对于容积有限制的系统"
单位容积燃料的燃烧热t q r &s 则是关键因素+
贫氧推进剂中常用的固体燃料填料有*碳,铝,镁,镁铝合金和硼等+有时也用到碳化硼+选择推进剂的类型要考虑到未来导弹的特点+而不能只考虑其理论上的能量+根据贫氧推进剂能量水平和尾烟的程度"可将贫氧推进剂分为三种类型+产生烟雾较多的加金属填料配方,产生烟雾较少的加碳配方以及碳氢燃料配方+
碳氢燃料的分解产物在冲压燃烧室中燃烧"只产生低分子量的碳氢化合物碎片等气体产物"燃烧
效率高"
因此这些配方产生的尾烟较小+在推进剂配方中加入硼,铝和镁等金属可显著提高贫氧推进剂的能量性能"但是含金属及其氧化物等固体颗粒成分的贫氧推进剂燃烧后会产生较大的尾烟+/碳氢型贫氧推进剂
碳氢型贫氧推进剂一般不含金属添加剂+它的燃烧温度低"而且该富燃燃气在冲压补燃室与空气的燃烧需要有点火源才能维持稳定燃烧"其燃烧所需理论空气量也较高+
非金属类燃料的推进剂配方可以从不同0u 含量对热值的影响方面进行筛选+在这类推进剂中"燃料组分除粘结剂外"通常还有炭黑等+0u 含量对推进剂的能量影响显著"0u 含量增加"冲压发动机的能量降低"但是燃气发生器的正常燃烧需要一定量的0u 来保证"一般0u 含量在/.v 以上+对
0u 含量固定的配方"
冲压燃烧室的燃烧温度随炭黑含量增加而降低+据报道w %x "法国曾经研究过三代复合固体贫氧推进剂"分别为*0Y Z T V S R Y y 碳氢燃料贫氧推进剂,0Y Z T V Y k Y y 富硼推进剂,0Y Z T V Y b j Y y 碳y 填充推进剂+三种推进剂在燃气发生剂中均无剩余物+
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/第%期/&&/年火炸药学报!收稿日期*/&&&y%&y&z 作者简介*张炜#%{z /y)"男"教授"博士"博士生导师"从事固体推进剂配方与性能研究工作+万方数据