含团聚硼富燃料推进剂的能量特性及燃烧性能

含硼燃料在细管内点火燃烧特性的实验研究题目：细管内含硼燃料点火燃烧特性的实验研究摘要:本文旨在研究细管内含硼燃料点火燃烧的特性。

我们的实验采用了一台柴油发动机燃烧室对含硼柴油及其他组分进行循环点火燃烧，并记录燃烧室温度、压力以及燃料消耗情况。

通过分析实验数据，我们得出了含硼柴油发动机燃烧室中的燃烧特性，包括温度变化、燃料点火时间、压力变化等。

结果表明，增加硼浓度可以减少点火时间，改善发动机的燃烧特性，抑制了熔点温度降低和熔点升高的情况。

关键词: 含硼柴油、细管内点火燃烧、燃烧室、燃料消耗正文:一、研究背景近年来，随着汽车工业的发展，发动机的性能要求越来越高，细管内的燃料点火燃烧特性对发动机的发动机性能有着至关重要的作用。

燃料含硼是其中一个重要影响因素，因为硼可以提高燃料的点火温度，从而改善发动机燃烧过程中的压力、温度场分布，从而实现发动机性能更优化。

二、实验方法为了研究燃烧室内硼含量对燃料点火燃烧特性的影响，我们使用了一台柴油发动机燃烧室，并使用不同浓度的硼柴油进行循环点火燃烧。

实验中，各实验组控制的参数包括体积燃料（20ml）、进气量（360 ml / min）、进气温度（20°C）。

被测硼含量分为：0.1%、0.3%、0.5%、1.0%。

所有实验都采用四重重复，以保证数据的可重复性。

在实验中，对燃烧室内的温度、压力和燃料流量进行了采样和记录。

三、结果通过实验，我们得出了燃料的点火燃烧特性，主要包括温度变化、燃料点火时间、压力变化等。

1. 温度变化：结果显示，点火时燃烧室内的温度随着硼浓度的增加而快速上升，并且在硼浓度超过1.0%时出现熔点降低或升高的情况。

2. 燃料点火时间：结果表明，硼浓度越高，燃料点火时间越短，最低只有9毫秒。

3. 压力变化：在点火之前，燃烧室内压力维持在一定水平；点火之后，压力开始上升，同时，点火时间越短，压力上升速率越快。

四、结论结论是增加硼浓度可以减少点火时间，改善发动机的燃烧特性，抑制了熔点温度降低和熔点升高的情况。

第４３卷第６期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀固体火箭技术ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．６２０２０含硼富燃料推进剂的能量释放特性①张先瑞１，２，王园园２，陈㊀涛１，２，刘建红１，２，王㊀锐１，２，杨伯涵１，２，肖金武１，２，庞爱民１，２（１．航天化学动力技术重点实验室，襄阳㊀４４１００３；２．湖北航天化学技术研究所，襄阳㊀４４１００３）㊀㊀摘要：为指导含硼富燃料推进剂配方设计，以掌握含硼富燃料推进剂能量在一次和二次燃烧过程中的分配规律为目的，对可能作为表征含硼富燃料推进剂两次燃烧过程的能量释放特性的性能参数进行分析和选择，采用三个效率参数ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ表征其一次燃烧的能量释放效率㊁二次燃烧的能量释放效率和硼的燃烧效率，并采用这三个参数评价了硼粉含量㊁团聚硼粉及ＬｉＦ包覆硼粉对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响㊂结果表明，采用ＬｉＦ包覆硼粉可以显著提高ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ２，而提高硼粉含量㊁增大团聚硼粉粒度会明显降低ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ㊂ηＢ与ηｃ２存在强正相关关系，ηｃ１与ηＢ存在弱正相关关系，说明含硼富燃料推进剂中硼粉燃烧效率的大小决定了二次能量释放效率的高低，同时一次燃烧性能的改善将有利于二次燃烧性能的提高㊂关键词：含硼富燃料推进剂；能量释放特性；燃烧效率中图分类号：Ｖ５１２㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００６⁃２７９３（２０２０）０６⁃０７０１⁃０６ＤＯＩ：１０．７６７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６⁃２７９３．２０２０．０６．００４Ｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＺＨＡＮＧＸｉａｎｒｕｉ１，２，ＷＡＮＧＹｕａｎｙｕａｎ２，ＣＨＥＮＴａｏ１，２，ＬＩＵＪｉａｎｈｏｎｇ１，２，ＷＡＮＧＲｕｉ１，２，ＹＡＮＧＢｏｈａｎ１，２，ＸＩＡＯＪｉｎｗｕ１，２，ＰＡＮＧＡｉｍｉｎ１，２（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｈｅｍｉｃａｌＰｏｗｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ㊀４４１００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｕｂｅｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉａｎｇｙａｎｇ㊀４４１００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｕｉｄｅｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈａｔｍａｙｂｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｔｈｅｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｅｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｒｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓηｃ１㊁ηｃ２ａｎｄηＢｗｅｒｅｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｔｏｒｅｐｒｅｓｅｎｔｉｔｓｅｎｅｒｇｙｒｅ⁃ｌｅａｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｓｅｃｏｎｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆ⁃ｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｂｏｒｏｎ．Ｔｈｅｔｈｒｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｕｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ，ｔｈｅｓｉｚｅｏｆａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｂｏ⁃ｒｏｎｐｏｗｄｅｒａｎｄＬｉＦｃｏａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉ⁃ｃａｔｅｔｈａｔηｃ１㊁ηｃ２ａｎｄηＢａｒｅｈｅｉｇｈｔｅｎｅｄｐｒｏｍｉｎｅｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅａｄｏｐｔｉｏｎｏｆＬｉＦｃｏａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ，ｗｈｅｒｅａｓｄｅｃｒｅａｓｅｏｂｖｉｏｕｓｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒｏｒｔｈｅｓｉｚｅｏｆａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ．ＴｈｅｒｅｉｓａｓｔｒｏｎｇｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎηＢａｎｄηｃ２，ａｎｄａｗｅａｋｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎηＢａｎｄηｃ２，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｅｒｉｎｔｈｅｂｏ⁃ｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｐｒｉｍａｒｙｃｏｍ⁃ｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｌｅａｄｔｏｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｏｆａｆｔｅｒ⁃ｂｕｒｎｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ；ｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ０㊀引言含硼富燃料推进剂在固体火箭冲压发动机中的燃烧分为一次燃烧和二次燃烧，这两次燃烧是决定富燃料推进剂能量能否发挥的两个关键过程㊂一次燃烧是１０７①收稿日期：２０２０⁃０６⁃０５；修回日期：２０２０⁃０９⁃０１㊂作者简介：张先瑞（１９８５ ），男，高级工程师，研究方向为固体推进剂配方设计㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｘｉａｎｒｕｉ８５＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：庞爱民（１９６７ ），男，研究员，研究方向为复合固体推进剂配方与性能㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｐｐａｍ＠ｔｏｍ．ｃｏｍ二次燃烧的前奏，为二次燃烧提供物质输入，两者通过一次燃烧产物产生联系，共同决定固冲发动机的能量释放效率㊂研究含硼推进剂在两次燃烧过程的能量释放规律，可以掌握其能量释放特点，为采取合适手段来控制和改善含硼富燃料推进剂的燃烧过程提供指导，使之满足固冲发动机的能量性能要求［１－４］㊂目前，含硼富燃料推进剂的能量指标一般有燃烧热（亦称热值）和比冲，显然比冲大小受发动机结构和推进剂性能共同影响，测试比较复杂，耗时费力，需有合适的能量指标来快速指导含硼富燃料推进剂配方的选择；而对于固冲发动机重要的两次燃烧过程之一的一次燃烧过程的能量释放特性没有明确的表征指标［５－７］㊂本文对可能作为表征含硼富燃料推进剂两次燃烧过程能量释放特性的性能参数进行了分析和选择，用之研究硼㊁团聚硼粉及ＬｉＦ包覆硼粉对推进剂能量释放特性的影响规律，评价配方组分对含硼富燃料推进剂燃烧性能的影响，为配方组分选择提供指导㊂１㊀实验１．１㊀试剂与仪器无定形硼粉，其含硼量为９０．１５％，粒径约１μｍ，辽宁营口北方精细化工厂；ＬｉＦ，纯度ȡ９９．５％，国药化学试剂有限公司；ＡＰ，约１００μｍ，工业级；ＨＴＰＢ，羟值７．８ˑ１０－４ｍｍｏｌ／ｇ，黎明化工研究院㊂ＧＲ⁃３５００氧弹量热计，长沙仪器厂㊂１．２㊀试样制备试验采用ＨＴＰＢ／ＡＰ／Ｂ含硼富燃料推进剂配方，配方主要组成如下：金属燃料３８％（Ｂ＋Ｍｇ），氧化剂３３％，粘合剂体系２７％，添加剂２％㊂采用５ＬＶＭＫ混合机混合，真空浇注制备推进剂方坯试样，７０ħ固化成型㊂１．３㊀测试表征爆热和燃烧热采用ＧＲ⁃３５００型氧弹量热计测得㊂爆热依据标准ＱＪ１３５９ １９８８‘复合固体推进剂爆热测试方法恒温法“测试，所测值是水为液态时的真空定容爆热Ｑｖ㊂燃烧热则依据Ｑ／Ｇｔ２１９ ２００２‘富燃料推进剂燃烧热测试方法“测试，测试在氧弹中充３ＭＰａ的氧㊂２㊀结果与讨论２．１㊀能量性能表征指标分析２．１．１㊀爆热固体推进剂的爆热［８］是指在２９８Ｋ或其他标准温度下，单位质量（１ｋｇ）推进剂变成相同温度下的燃烧产物所放出的热量㊂根据该定义，爆热实际上是处于２９８Ｋ或其他标准温度下单位质量的推进剂在无氧气或空气存在条件下进行燃烧反应，并使其燃烧产物由爆温降低到２９８Ｋ或其他标准温度的过程中所放出的全部热量，所以爆热是推进剂燃烧时由化学潜能转变为显能的量度㊂因此，爆热可表征含硼富燃料推进剂自供氧燃烧时的放热量，体现其一次燃烧过程的释能大小㊂２．１．２㊀燃烧热１ｋｇ富燃料推进剂与空气（或氧气）混合后完全燃烧放出的热量称为燃烧热［９］，通常也称为热值，按照燃烧产物相态的不同，可以有低热值和高热值之分㊂例如，Ｈ２Ｏ的气态与液态，Ａｌ２Ｏ３的固态与液态之间均存在潜热差㊂量热计一般测得高热值，实际发动机可利用的一般是低热值㊂燃烧热是在氧气充足的情况下富燃料推进剂的放热量，可以表征含硼富燃料推进剂二次燃烧是否充分（即燃烧效率）㊂由于量热计测试法是采用点火丝静态点火，而固冲发动机二次燃烧存在一次燃气与来流空气的掺混点火过程，两者有一定的区别，所以，量热计测得的推进剂燃烧效率与发动机实际测得燃烧效率不可能完全相等，但可以对不同富燃料推进剂配方的燃烧热（或燃烧效率）的大小做出比较，指导富燃料推进剂配方组分的选择和配方的优化㊂因此，采用量热计法测试含硼富燃料推进剂燃烧热来表征其二次燃烧优劣不失为一种简便有效地方法㊂基于以上分析，本研究中将采用定容爆热Ｑｖ来分析含硼富燃料推进剂的一次燃烧的能量释放特性，采用充氧定容爆热Ｈｖ来分析二次燃烧的能量释放特性㊂采用陈涛等［１０］提出的三个能量释放效率参数ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ研究硼粉对含硼富燃料推进剂的影响规律㊂其中，ηｃ１为含硼富燃料推进剂一次燃烧过程中的放热量占理论燃烧热的百分比，用来表征含硼富燃料推进剂一次燃烧的能量释放效率，如式（１）所示：ηｃ１＝ＱｖＨｔˑ１００％（１）式中㊀Ｑｖ为含硼富燃料推进剂的真空定容爆热；Ｈｔ为含硼富燃料推进剂的理论燃烧热㊂ηｃ２为含硼富燃料推进剂二次燃烧过程的放热量占残余燃烧热（即Ｈｔ与Ｑｖ的差值）的百分比，表示含硼富燃料推进剂的二次燃烧的能量释放效率，ηｃ２如式（２）所示：ηｃ２＝Ｈｖ－ＱｖＨｔ－Ｑｖˑ１００％（２）式中㊀Ｈｖ为含硼富燃料推进剂的实测燃烧热㊂ηＢ表示硼粉的燃烧效率，其计算公式见式（３）：２０７２０２０年１２月固体火箭技术第４３卷ηＢ＝Ｈｖ－ðＨｖｉＨｔＢˑ１００％（３）式中㊀Ｈｖｉ为除硼外，含硼富燃料推进剂配方的某一组分的实测燃烧热；ＨｔＢ为含硼富燃料推进剂配方中硼的理论燃烧热㊂２．２㊀硼粉的燃烧效率选择无定形硼粉㊁团聚硼粉和ＬｉＦ包覆硼粉等三种硼燃料（团聚剂和ＬｉＦ含量均为１０％），通过燃烧热测试考察了硼粉改性处理对其燃烧放热难易程度的影响，结果见表１㊂其中ηＢ为剔除添加剂对燃烧热的贡献后计算得到的硼粉的燃烧效率㊂由表１可见，充氧定容爆热法测得的三种硼燃料的燃烧热均比较低，这主要是由于氧弹中硼粉燃烧时处于冷环境，而硼燃烧放热速率低，燃烧时向周围环境的散热速率大于本身燃烧的热量释放速率，硼粉难以实现自持燃烧，表现为燃烧效率偏低㊂同样测试条件下，Ｍｇ㊁Ｔｉ能够充分燃烧放热［１０］，而硼粉难以实现持续燃烧，说明硼粉要实现快速点火并充分燃烧的条件比较苛刻㊂从表１中数据还可以看出，三种硼燃料在燃烧效率方面表现出了一定差异，以总效率ηｃ为标准，三种硼燃料燃烧效率高低顺序为：ＬｉＦ包覆硼粉＞Ｉ类团聚硼粉＞无定形硼粉㊂而以ηＢ为标准再做比较，则燃烧效率高低顺序变为：ＬｉＦ包覆硼粉＞无定形硼粉＞Ｉ类团聚硼粉㊂团聚硼粉的总效率ηｃ高是由于团聚剂易于燃烧所致㊂团聚硼粉ηＢ低的原因分析如下：燃烧时，团聚硼粉有一个团聚剂热裂解和团聚硼颗粒破碎的过程，破碎粒子很难达到与无定形硼同样的粒度，一般会以较大的 聚团 进入随后的热解， 聚团 内部的硼粒子不能与环境中氧充分接触，使参与氧化反应的硼粉量相应减少，导致ηＢ偏低㊂ＬｉＦ显著提高硼粉燃烧效率的机理是：由包覆硼粉的热氧化特性研究结果可知，较低温度时，ＬｉＦ通过与熔融的Ｂ２Ｏ３形成共熔物，破坏其致密的三维网状结构，并使熔融层的粘度下降，提高Ｏ２的渗透率，促进了Ｂ／Ｏ反应；较高温度时，ＬｉＦ通过吸热反应Ｂ２Ｏ３（ｌ）＋ＬｉＦ（ｌ）ңＬｉＢＯ２（ｌ）＋ＢＯＦ（ｇ）消耗了硼粉表面的Ｂ２Ｏ３氧化层，加速了Ｂ／Ｏ反应㊂因此，ＬｉＦ包覆能够促进硼粉的点火燃烧，明显提高硼粉的燃烧效率［１１］㊂而在配方设计时，为兼顾工艺性能和一次燃烧性能（如燃速和压强指数），含硼富燃料推进剂中必须采用团聚硼粉，这是一个陷推进剂配方设计者于两难的矛盾㊂因此，提高含硼富燃料推进剂的燃烧效率应从硼粉的团聚工艺方法入手，如将ＡＰ与硼粉一起团聚造粒不失为一种好的技术途径［１２］㊂２．３㊀含硼富燃料推进剂能量释放特性分析借助三个参数考察了无定形硼粉含量㊁不同规格团聚硼粉（硼粉粒径大小顺序为：Ｉ类＞ＩＩ类≫无定形）及ＬｉＦ包覆硼粉对含硼富燃料推进剂两次能量释放特性和硼燃烧效率的影响，实验配方组成及含量见表２㊂２．３．１㊀无定形硼粉含量对能量释放效率的影响固定硼粉＋ＡＰ总含量，其他组分含量不变，考察了硼粉含量对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响㊂结果如表３所示㊂表１㊀硼粉的燃烧效率Ｔａｂｌｅ１㊀ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒＦｕｌｅＨｔ／（ＭＪ／ｋｇ）Ｈｖ／（ＭＪ／ｋｇ）ηｃ／％ηＢ／％Ａｍｏｒｐｈｏｕｓｂｏｒｏｎｐｏｗｅｒ５９．３０１６．４３２７．７１２７．７１Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ５７．８７１７．４９３０．２３２５．２８ＬｉＦｃｏａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ５３．９６１８．６７３４．６０３４．６０表２㊀实验配方组成及含量Ｔａｂｌｅ２㊀ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｅｎｔｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｆｏｒｍｕｌａＮｕｍｂｅｒＭａｓｓｆｒａｃｔｉｏｎ／％ＭｇＢＴⅠＢＴⅡＢＬｉＦＢＡＰＨＴＰＢＡｄｄｉｔｉｖｅＹＦＢ⁃４５５０００３３３３２７２ＹＦＢ⁃４８５０００３５３１２７２ＹＦＢ⁃４９５０００３７２９２７２ＹＦＢ⁃５１５３６．３０００３３２３．７２ＹＦＢ⁃５０５０３６．３００３３２３．７２ＹＦＢ⁃６０５００３３０３３２７２３０７２０２０年１２月张先瑞，等：含硼富燃料推进剂的能量释放特性第６期表３㊀无定形硼粉含量对推进剂能量释放效率的影响Ｔａｂｌｅ３㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆａｍｏｒｐｈｏｕｓｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒｃｏｎｔｅｎｔｏｎｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＮｕｍｂｅｒＢｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒｃｏｎｔｅｎｔ／％Ｈｔ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｑｖ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｈｖ／（ｋＪ／ｋｇ）ηｃ１／％ηｃ２／％ηＢ／％ＹＦＢ⁃４５３３３３４０４４５５３２６０１７１３．６３７４．４０６５．４８ＹＦＢ⁃４８３５３４４３２４４０３２５９６９１２．７９７１．８２６１．６０ＹＦＢ⁃４９３７３５４６１４４４９２４５４２１２．５５６４．７９５１．６８㊀㊀由表３中数据可知：（１）一次能量释放效率ηｃ１一般不超过１５％，含硼富燃料推进剂大部分潜能将在二次燃烧时释放㊂以ＹＦＢ⁃４５为例粗略作如下计算：１ｋｇ推进剂中Ｍｇ的理论燃烧热ＨＭｇ＝２４７００ˑ５％＝１２３５ｋＪ，硼的理论燃烧热ＨＢ＝５９３００ˑ３３％＝１９５６９ｋＪ㊂已有研究经验表明，一次燃烧过程中Ｍｇ粉可以完全燃烧，则一次燃烧时ＨＴＰＢ粘合剂体系和硼粉共计放热为ＱＨＴＰＢ＋Ｂ＝４５５３－１２３５＝３３１８ｋＪ，假设其中的一半由硼粉贡献，则可计算出硼粉一次燃烧过程中参与氧化燃烧反应的量ＷＢ％＝（３３１８／２）／１９５６９ˑ１００％＝８．４８％，计算表明，一次燃烧消耗掉的硼粉量不足９％㊂由于ＨＴＰＢ的点火燃烧性能明显要优于硼粉，硼粉在一次燃烧中参与反应的比例可能更小，这说明其 热沉 效应十分明显，因此，含硼富燃料推进剂中硼粉的能量应有９０％以上是在二次燃烧过程中释放的㊂（２）随Ｂ含量增加，ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ均明显降低，硼粉含量过高对含硼富燃料推进剂能量释放不利㊂在含硼富燃料推进剂中试图通过大幅提高硼粉含量来提高推进剂能量水平有其局限性㊂２．３．２㊀团聚硼粉对能量释放特性的影响基于工艺原因和燃速压强指数的指标要求，硼粉一般需要经过团聚造粒后方可在推进剂配方中使用，为此，选择了不同粒径大小的团聚硼粉，考察了无定形硼粉团聚处理后对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响，结果如表４所示㊂表４㊀团聚硼粉对推进剂能量释放效率的影响Ｔａｂｌｅ４㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅｄｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒｏｎｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＮｕｍｂｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒＨｔ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｃ∗／（ｍ／ｓ）Ｑｖ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｈｖ／（ｋＪ／ｋｇ）ηｃ１／％ηｃ２／％ηＢ／％ＹＦＢ⁃４５Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ３３４０４７５７４５５３２６０１７１３．６３７４．４０６５．４８ＹＦＢ⁃５１ＴｙｐｅＩＩ３３４０４７０３４２８４２１３３７１２．８２５８．５６４１．５６ＹＦＢ⁃５０ＴｙｐｅＩ３３４０４６９１３３５１２０３５０１０．０３５６．５６３６．５２㊀㊀由表４可见，含团聚硼粉推进剂的Ｃ∗㊁Ｑｖ和Ｈｖ均显著降低，且粒径越大，降低幅度越大㊂Ｉ类团聚硼粉相对无定形硼粉，三个效率ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ相对分别降低了２６．４１％㊁２３．９８％和４４．２３％，特别是硼粉燃烧效率降低幅度接近５０％，表明硼粉团聚对含硼富燃料推进剂燃烧过程能量释放不利㊂分析认为：燃烧过程中，团聚硼粉要经历团聚剂热裂解，团聚硼颗粒破碎分散过程，一般会以较大的 聚团 从推进剂燃面进入气相， 聚团 内部的硼粒子不能与环境中氧充分接触，进而影响到硼粉的氧化㊁点火和燃烧放热㊂这样，一次燃烧时会有更多的氧与ＨＴ⁃ＰＢ发生反应，由文献［１０］中数据可知，ＨＴＰＢ的单位耗氧放热量为４２４．９ｋＪ／ｍｏｌＯ２，而Ｂ的单位耗氧放热量为８５４．７ｋＪ／ｍｏｌＯ２，两者相差１倍，其结果导致Ｑｖ和ηｃ１大幅降低；而二次燃烧时，硼粉 聚团 难以充分燃烧，ηＢ会显著降低，结果致使ηｃ２和Ｈｖ大幅降低㊂团聚硼粉粒径越大，对含硼富燃料推进剂一次㊁二次燃烧性能的这种不利影响也越大㊂２．３．３㊀ＬｉＦ包覆硼粉对能量释放特性的影响考察了ＬｉＦ包覆对含硼富燃料推进剂的能量释放特性，结果如表５所示㊂硼粉的ＬｉＦ包覆改性处理对含硼富燃料推进剂的能量释放特性具有显著影响㊂ＬｉＦ包覆可以大幅提高含硼富燃料推进剂的能量释放效率，与含无定形硼粉相比较，含ＬｉＦ包覆硼粉的推进剂的三个效率ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ相对分别提高９．７６％㊁１４．３５％和２４．５７％，特别是硼粉的燃烧效率提高幅度更为明显㊂ＬｉＦ包覆对燃烧性能的改善归因于吸热反应的除膜作用［１１］㊂一次燃烧时，这一作用提升了硼粉与有限氧化剂反应的竞争力（相对ＨＴＰＢ），由于硼粉的单位耗氧放热为ＨＴＰＢ４０７２０２０年１２月固体火箭技术第４３卷的２倍，因而可以明显提高推进剂的Ｑｖ；二次燃烧时，则可以加速Ｂ／Ｏ的反应，从而明显提高ηＢ，进而显著提高ηｃ２㊂表５㊀ＬｉＦ包覆硼粉对推进剂能量释放效率的影响Ｔａｂｌｅ５㊀ＥｆｆｅｃｔｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｒｏｐｅｌｌａｎｔＮｕｍｂｅｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒＨｔ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｑｖ／（ｋＪ／ｋｇ）Ｈｖ／（ｋＪ／ｋｇ）ηｃ１／％ηｃ２／％ηＢ／％ＹＦＢ⁃４５Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ３３４０４４５５３２６０１７１３．６３７４．４０６５．４８ＹＦＢ⁃４８ＬｉＦｃｏａｔｅｄ３１７４１４７４９２７７１５１４．９６８５．０８８１．５７２．４㊀参数之间的相关关系分析对通过实验获得的主要组分相同配方的三个效率ηｃ１㊁η和η做相关性分析，结果如图１所示㊂1009590858075706560555030405060708090ηB /%ηc1ηc2图１㊀ηｃ１㊁ηｃ２和ηＢ之间的关系Ｆｉｇ．１㊀Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎａｍｏｎｇηｃ１，ηｃ２ａｎｄηＢ分别建立ηＢ与ηｃ２㊁ηＢ与ηｃ１的简单线性回归模型如下：ηｃ２＝０．６５２３ηＢ＋３１．７７９（Ｒ２＝０．９９１９）（４）ηｃ１＝０．０８１３ηＢ＋７．７０１（Ｒ２＝０．４２６３）（５）㊀㊀由图１和回归模型可见：（１）ηＢ与ηｃ２存在强正相关关系，说明硼粉燃烧效率的大小决定了二次能量释放效率的高低，硼粉的高效燃烧是含硼富燃料推进剂二次燃烧充分性的决定因素；（２）ηＢ与ηｃ１存在弱正相关关系，说明提高一次能量释放效率有利于改善硼粉燃烧，进而提高二次能量释放效率㊂这归因于一次燃烧能为二次燃烧提供必要的物质基础（一次产物）和适宜的环境条件（燃气温度）㊂３㊀结论（１）随硼粉含量增加，ηｃ１和ηｃ２均明显降低，硼粉含量过高对含硼富燃料推进剂能量释放不利㊂在含硼富燃料推进剂中试图通过大幅提高硼粉含量来提高推进剂能量水平有其局限性㊂（２）随团聚硼粉粒度增加，含硼富燃料推进剂的爆热和燃烧热均明显降低，说明团聚硼粉不利于含硼富燃料推进剂的能量释放㊂（３）ＬｉＦ包覆硼粉的能量释放效率大于无定形硼粉的能量释放效率，其改善硼粉燃烧的效果归因于反应除膜作用㊂（４）硼粉燃烧效率ηＢ㊁一次能量释放效率ηｃ１和二次能量释放效率ηｃ２三者之间存在相关关系，ηＢ与ηｃ２存在强正相关关系，ηｃ１与ηＢ存在弱正相关关系，说明含硼富燃料推进剂中硼粉燃烧效率的大小决定了二次能量释放效率的高低，同时一次燃烧性能的改善将有利于其二次燃烧性能的提高㊂参考文献：［１］㊀ＲｏｎａｌｄＳＦｒｙ．Ａｃｅｎｔｕｒｙｏｆｒａｍｊｅｔｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｅｖｏ⁃ｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｏｐｕｌｓｉｏｎａｎｄＰｏｗｅｒ，２００４，２０（１）：２７⁃５８．［２］㊀ＡｌｏｎＧａｎｙ．Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｂｏｒｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｉｎａｉｒｂｒｅａｔｈｉｎｇｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ［Ｒ］．ＡＩＡＡ２００６⁃４５６７．［３］㊀ＨａｎｓＬＢｅｓｓｅｒ．ＨｉｓｔｏｒｙｏｆｄｕｃｔｅｄｒｏｃｋｅｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｔＢａｙ⁃ｅｒｎ⁃ｃｈｅｍｉｅ［Ｒ］．ＡＩＡＡ２００８⁃５２６１．［４］㊀熊本炎，谢宗齐，张胜伟．固体火箭冲压发动机技术发展现状及应用前景展望［Ｃ］／／第三届冲压发动机学术会议论文集．２０１０．ＸＩＯＮＧＢｅｎｇｙａｎ，ＸＩＥＺｏｎｇｑｉ，ＺＨＡＮＧＳｈｅｎｇｗｅｉ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌ⁃ｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｒａｍｊｅｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄｒａｍｊｅａｃａｄｅｍｉｃｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２０１０．［５］㊀鲍福庭，黄熙君，张振鹏，等．固体火箭冲压组合发动机［Ｍ］．北京：中国宇航出版社，２００６．ＢＡＯＦｕｔｉｎｇ，ＨＵＡＮＧＸｉｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＺｈｅｎｐｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｒａｍｊｅｔ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＨｏｕｓｅ，２００６．［６］㊀Ａ㊃达维纳．固体火箭推进剂技术［Ｍ］．张德雄，姚润森，等译．北京：宇航出版社，１９９７．［７］㊀刘兴洲．飞航导弹动力装置［Ｍ］．北京：宇航出版社，１９９２．ＬＩＵＸｉｎｇｚｈｏｕ．Ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｍｉｓｓｉｌｅｐｏｗｅｒｄｅｖｉｃｅ［Ｍ］．Ｂｅｉ⁃ｊｉｎｇ：ＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＨｏｕｓｅ，１９９２．［８］㊀彭培根，刘培谅，张仁，等．固体推进剂性能及原理［Ｍ］．长５０７２０２０年１２月张先瑞，等：含硼富燃料推进剂的能量释放特性第６期沙：国防科技大学出版社，１９８７．４．ＰＥＮＧＰｅｉｇｅｎ，ＬＩＵＰｅｉｌｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＲｅｎ，ｅｔａｌ．Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓｏｆｓｏｌｉｄｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ［Ｍ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＨｏｕｓｅ，１９８７．４．［９］㊀庞爱民，马新刚，唐承志，等．固体火箭推进剂理论与工程［Ｍ］．北京：中国宇航出版社，２０１４．６．ＰＡＮＧＡｉｍｉｎ，ＭＡＸｉｎｇａｎｇ，ＴＡＮＧＣｈｅｎｇｚｈｉ，ｅｔａｌ．Ｓｏｌｉｄｒｏｃｋｅｔｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｔｈｅｏｒｙａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃＰｕｂｌｉｓｈｉｎｇＨｏｕｓｅ，２０１４．６．［１０］㊀陈涛，张先瑞，肖金武，等．镁粉对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响［Ｊ］．固体火箭技术，２０１８，４１（４）：４５８⁃４６１．ＣＨＥＮＴａｏ，ＺＨＡＮＧＸｉａｎｒｕｉ，ＸＩＡＯＪｉｎｗｕ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＭｇｐｏｗｄｅｒｏｎｔｈｅｅｎｅｒｇｙｒｅｌｅａｓｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｌｉｄＲｏｃｋｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏ⁃ｇｙ，２０１８，４１（４）：４５８⁃４６１．［１１］㊀陈涛，张先瑞，王园园，等．ＬｉＦ包覆对硼粉热氧化特性的影响［Ｊ］．含能材料，２０１３，２１（１）：５７⁃６０．ＣＨＥＮＴａｏ，ＺＨＡＮＧＸｉａｎｒｕｉ，ＷＡＮＧＹｕａｎｙｕａｎ，ｅｔａｌ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＬｉＦｃｏａｔｉｎｇｏｎｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｆｏｒｂｏｒｏｎｐｏｗｄｅｒ［Ｊ］．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｅｒｇｅｔｉｃＭａｔｅｒｉ⁃ａｌｓ，２０１３，２１（１）：５７⁃６０．［１２］㊀高东磊．含硼富燃料推进剂一次燃烧性能研究［Ｄ］．长沙：国防科技大学，２００９．ＧＡＯＤｏｎｇｌｅｉ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｂｏｒｏｎ⁃ｂａｓｅｄｆｕｅｌ⁃ｒｉｃｈｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ［Ｄ］．Ｃｈａｎｇｓｈａ：ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９．（编辑：李婧瑄）６０７２０２０年１２月固体火箭技术第４３卷。

镁粉对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响陈涛;张先瑞;肖金武;刘建红;王园园;王锐【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2018(041)004【摘要】为考察辅助金属燃料Mg对含硼富燃料推进剂能量释放特性的影响,采用氧弹量热计分别测定了Mg、Al和Ti的燃烧热,以及相应含硼富燃料推进剂的爆热Qv和燃烧热Hv,计算得出了推进剂在燃烧过程中的三个能量释放效率ηc1、ηc2和ηB.结果表明,Mg通过自身的低耗氧、高放热提高了含硼富燃料推进剂的爆热,进而提高了一次燃烧温度,为硼粉燃烧营造了一个较合适的高温环境,促进了硼粉的燃烧,因而明显提高了含硼富燃料推进剂的ηc1、ηc2和ηB.因此,在含硼富燃料推进剂中,采用B+Mg的主辅燃料组合是较佳选择.【总页数】4页(P458-461)【作者】陈涛;张先瑞;肖金武;刘建红;王园园;王锐【作者单位】湖北航天化学技术研究所,襄阳 441003;湖北航天化学技术研究所,襄阳 441003;湖北航天化学技术研究所,襄阳 441003;湖北航天化学技术研究所,襄阳441003;湖北航天化学技术研究所,襄阳 441003;湖北航天化学技术研究所,襄阳441003【正文语种】中文【中图分类】V512【相关文献】1.燃料组分对含硼富燃料推进剂一次燃烧性能的影响 [J], 刘林林;何国强;王英红2.含硼富燃料推进剂的能量释放特性 [J], 张先瑞;王园园;陈涛;刘建红;王锐;杨伯涵;肖金武;庞爱民3.含硼富燃料推进剂低压燃烧特性 [J], 胡松起;李葆萱;王英红;魏青4.新书介绍——《含硼富燃料推进剂:特性、燃烧及应用技术》 [J], 庞维强5.含硼富燃料推进剂点火特性 [J], 范红杰;王宁飞;樊学忠;关大林因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

含硼富燃料推进剂低压燃烧模型
王英红;李葆萱;张晓宏;吴婉娥
【期刊名称】《固体火箭技术》
【年(卷),期】2006(029)001
【摘要】针对含硼富燃料推进剂低压燃烧的凝相反应和气相燃烧具有气相反应在燃面上的惰性"沉积层"中进行、气相放热主要由AP与HTPB分解产物的扩散燃烧产生的特点,以BDP模型为基础,建立了含硼富燃料推进剂低压燃烧模型,分析了"沉积层"对气相燃烧的影响.结果分析认为,"沉积层"的存在是含硼富燃料推进剂能在较低压强下维持稳定燃烧,并具有较高燃速和压强指数的主要原因.燃烧模型实质是对BDP模型的拓展,利用该模型定性解释了含硼富燃料推进剂低压下特有的燃烧现象.【总页数】5页(P39-42,59)
【作者】王英红;李葆萱;张晓宏;吴婉娥
【作者单位】西北工业大学航天学院,西安,710072;西北工业大学航天学院,西安,710072;西安近代化学研究所,西安,710065;西北工业大学航天学院,西
安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】V512
【相关文献】
1.含硼富燃料推进剂各组分对其低压燃速的影响 [J], 王英红;李进贤;李葆萱;肖秀友;刘宏成
2.燃料组分对含硼富燃料推进剂一次燃烧性能的影响 [J], 刘林林;何国强;王英红
3.含团聚硼粉富燃料推进剂一次燃烧模型的建立 [J], 胥会祥;赵凤起
4.含硼富燃料推进剂低压燃烧特性 [J], 胡松起;李葆萱;王英红;魏青
5.含硼富燃料推进剂凝相反应对低压燃烧的影响 [J], 王英红;李葆萱;李进贤;肖秀友;邰红勤
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团聚硼颗粒在HTPB富燃料推进剂中的流变特性庞维强;樊学忠;胥会祥【摘要】为了探索球形团聚硼颗粒的制备效果,对端羟基聚丁二烯(HTPB)黏合剂、不同类型的团聚硼颗粒与HTPB黏合剂以一定质量配比形成的悬浮液,以及含团聚硼颗粒HTPB富燃料推进剂流变特性进行了对比研究.结果表明,HTPB黏合剂的表观黏度随温度的升高而降低,最终趋于某一定值;在一定温度下,无定形硼粉经团聚改性后,团聚硼颗粒与HTPB形成悬浮液的表观黏度和屈服值较团聚前降低,且两者均随时间的增加而增加;采用含团聚硼颗粒的富燃料推进剂药浆的流变特性大大改善,有利于含硼富燃料推进剂能量的提高和燃烧性能的改善.【期刊名称】《火炸药学报》【年(卷),期】2010(033)003【总页数】4页(P84-87)【关键词】物理化学;含硼富燃料推进剂;团聚硼颗粒;流变学;推进剂药浆【作者】庞维强;樊学忠;胥会祥【作者单位】西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065;西安近代化学研究所,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TJ55;V512引言近年来关于含硼富燃料固体推进剂的研究备受关注,提高推进剂中的含硼量是当前含硼富燃料推进剂的主要研究方向之一。

含硼富燃料推进剂药浆是以高氯酸铵(AP)、硼粉等固体填料为分散相,黏合剂、增塑剂等液体组分为连续相的一种高固体含量的悬浮液,药浆的流动特性呈现出复杂的非牛顿流动行为,而硼粉对推进剂药浆的流变特性有十分重要的影响。

由于无定形硼粉表面杂质的存在使推进剂在制备工艺上遇到很大的困难[1-3],对无定形硼粉进行团聚被认为是有效的途径之一,文献[4-6]报道了团聚硼对富燃料推进剂燃速的影响,发现无定形硼粉经团聚后,其比表面积大幅度降低,不仅改善推进剂的工艺性能,还有利于推进剂固体填料的增加。

本研究对机械搅拌工艺制备的不同类型的团聚硼颗粒与 HTPB的混合物和含团聚硼富燃料推进剂的流变特性进行了研究,为含硼富燃料推进剂的研究提供参考。

提高含硼固体燃料燃烧性能的研究
李疏芬;金荣超;郭敬为
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】1997(18)5
【摘要】对含有用AP、KP、LiF包覆硼和镁的富燃料推进剂，采用多种技术研究了其燃烧过程，包括燃烧过程的观测与摄影记录、点火温度的测定、燃烧波的温度分布、热分解特性及残渣分析等。

结果表明，AP，KP包覆可显著提高燃面温度及火焰温度；LiF包覆可有效降低推进剂的燃点及改善残渣的分散性；配方中添加镁可有效地加强硼粒子的点火及喷射。

【总页数】6页(P100-105)
【关键词】硼;包覆;固体燃料;燃烧性能;推进剂
【作者】李疏芬;金荣超;郭敬为
【作者单位】中国科技大学化学物理系
【正文语种】中文
【中图分类】V512.4
【相关文献】
1.含硼推进剂的点火燃烧及推进性能研究 [J], 刘欢;李和平;徐江荣;刘建忠
2.硝酸与固体燃料燃烧性能计算研究 [J], 高翔;胡春波;孙得川;何国强;杨玉新
3.空气旋转进气对含硼固体冲压发动机二次燃烧性能影响的研究 [J], 王洪远;徐义华;胡旭;曾卓雄
4.含硼富燃料推进剂燃烧性能的研究进展 [J], 张琼方;曹付齐;孙振华
5.国内外含硼富燃料推进剂燃烧性能研究现状 [J], 郑剑;李学军;庞爱民;肖金武因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于含硼推进剂的微推进器燃烧特性及推进性能李和平;席剑飞;罗淋旺;赵文敬;梁导伦;刘建忠【摘要】In order to study the ignition and combustion characteristics,and propulsion properties of microthrusters using boronbased propellants,the laser ignition test bench was set up.Three different boron-containing propellants (the formulation B/AP,the formula B/KNO3 and the formulation B/AP/HTPB) were modulated,and they were carried on combustion tests in different internal micro-combustion chambers (2～ 6 mm).The experimental results show that with quick burning rate and large thrust,the B/KNO3 has the average thrust of 28.56 mN in the combustion chamber with 2.76 mm inner diameter;with long effect time and large impulse,the formulation B/AP has the maximum impulse of 0.042 28 N · s in the combustion chamber with 4.92 mm inner diameter.The combustion of formulation B/AP/HTPB is more stable,and the addition of adhesive can improve combustion performance,but also reduce the thrust performance.And thrust,specific thrust,impulse,specific impulse and other propulsion performances increase first and then decrease with the increase diameter of combustion chamber.%为研究使用含硼推进剂的微推进器点火燃烧特性及推进性能,搭建了激光点火测试实验台,配制了B/AP、B/KNO3及B/AP/HTPB三种含硼推进剂配方,分别在2～6 mm不同内径微燃烧室中进行了燃烧测试实验.实验结果表明,配方B/KNO3的燃速快,推力大,在内径为2.76 mm燃烧室中的平均推力达到0.028 56 N;配方B/AP的推力作用时间长,冲量大,在内径为4.92 mm燃烧室中的最大冲量为0.042 28 N·s;配方B/AP/HTPB燃烧较稳定,粘合剂的添加可改善燃烧特性,但会降低推进性能,且推力、比推力、冲量、比冲量等推进性能均随燃烧室内径的增大呈先增大、后减小的趋势.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2017(040)006【总页数】7页(P671-677)【关键词】微推进器;含硼推进剂;燃烧特性;推进性能【作者】李和平;席剑飞;罗淋旺;赵文敬;梁导伦;刘建忠【作者单位】浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州 310027;杭州电子科技大学能源研究所,杭州 310018;南京师范大学能源与机械工程学院,南京 210042;杭州电子科技大学能源研究所,杭州 310018;杭州电子科技大学能源研究所,杭州310018;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州 310027;浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】V4350 引言随着航天领域的卫星朝着体积更小、质量更轻的微卫星方向发展，结构简单、小体积、轻质量、易于集成的微推进器迎来良好的发展机遇。

Ｆｉｇ．１ＴｈｅｓｔｅａｄｉｌｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆｌａｍｅＦｉｇ．２Ｔｈｅｓｔｅａｄｉｌｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆｌａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｌ撑ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｉｎ１ＭＰａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｔ２＃ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｉｎ１ＭＰａＦｉｇ．３Ｔｈｅｉｇｎｉｔｉｏｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆｌａｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ１撑ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｉｎＩＭＰａ方晶体，所以认为含硼富燃料推进剂燃烧表面处的亮团为镁铝合金先行燃烧的结果。

镁铝合金在燃烧表面的燃烧耗氧量少，放热量大，对含硼富燃料推进剂的顺利点火作用明显。

从图３含硼富燃料推进剂在１ＭＰａ压强下开始点燃时的火焰照片火焰也可以看出，燃烧表面粒子的明亮程度差别较大，特别发光发亮的只是一部分，大部分类似于被加热或缓慢反应而发红。

这种发红而不太亮的粒子与硼粒子的燃烧比较符合，因为硼本身熔点沸点高，它的燃烧是一种气一固反应，反应速度较慢，而镁铝合金的熔点沸点均较低，在燃面Ｆｉｇ．４ｔｈｅＳＥＭｐｈｏｔｏｇｒａｐｅｓｏｆｆｌａｍｅｏｕｔｓｕｒｆａｃｅ温度下就可以达到气化点，它的燃烧是一种气一气反应，比较剧烈。

氧化产物Ｍ９０和Ａ１２０３的熔点沸点很高（３０００Ｋ以上），即氧化产物是以凝聚相存在。

两配方的镁铝合金含量均为８％，而经ＡＰ包覆的硼粉所制的２＃推进剂燃面上方有更多炙热粒子喷射出来，且离燃烧表面越远粒子的亮度越低，在火焰的终端，一些粒子甚至发暗。

于是认为，ＡＰ包覆硼所制推进剂的燃烧火焰中有更多的硼从燃烧表面喷出，２＃推进剂的燃烧明显比１＃推进剂的燃烧剧烈。

更多的硼以发红发热的状态进入二次燃烧室也有利于提高含硼富燃料推进剂的二次燃烧效率。

ｌ＃推进剂燃烧慢（燃速低），燃气流量低，在燃面上有成块的结渣形成，凝相结渣的覆盖使火焰有分断现象。

两推进剂的这种明显的燃烧现象差异只能是硼粒子表面ＡＰ包覆层作用的结果。

故ＡＰ包覆硼后，含硼富燃料推进剂在冲压发动机的燃气发生器中一次燃烧的喷射效率必然会得以提高。