纳米氧化物包覆改性的硼燃料的制备与性能(3)
1.2.2 含硼贫氧推进剂
1)一次喷射效率
如果固体火箭冲压发动机采用含硼贫氧推进剂时，其在燃气发生器中，主要依靠氧化剂和粘合剂相互的反应来文持燃烧，而硼粉粒子却几乎不参与反应，仅仅是不断吸热，充分预热，来为喷射到补燃室内点火创造条件。因此，需要燃气发生器中的燃烧温度必须保持做够高的温度。为了能够让含硼贫氧推进剂在发动机中发挥其真实的热值，首先要保证的就是要求一次喷射效率足够高。此外，含硼贫氧推挤剂也有一个最低限度的氧化剂含量，因为随着氧含量的增加，一次喷射的效率也会跟着增加，但是能量值（热值）却会随着降低。而如果氧化剂含量低于一定限度时，会导致碳氢燃料的严重不完全燃烧，导致积碳，从而降低了一次喷射效率，严重的话，则可以导致自燃。
2)二次燃烧效率
含硼贫氧推进剂中组分和其一些理化性能决定了其二次燃烧效率，当然燃烧过程的组织跟补燃室的构造也起到了相当的作用。由硼粉粒子的燃烧机理可知，只有当温度高于1900K时，硼粉粒子表面覆盖的三氧化二硼氧化层才会被蒸发掉，此时氧气才能够与硼粉粒子表面直接接触，发生剧烈的反应，从而达到了点火的条件。之后，在补燃室中，燃气与空气相遇引发气相燃烧反应，这会导致局部形成高温区，落在这些区域的硼粉粒子则会达到点火的温度。而且，只有在燃气与空气充分混合前发生气相反应，使最高温度区位于混合区前沿燃气发生器喷口附近的接近化学当量比区域，这样补燃室下方的硼粉粒子才会被点燃，从而得到较高的燃烧效率。所以，应该避免燃气发生器喷出的一次燃烧产物一开始就与大量的空气剧烈混合，因为这会导致贫氧燃气的温度下降，不利于硼粒子点火，甚至会使己点火的硼粒子熄火。
1.2.3 硼元素的特性
硼在元素周期表中是属于第三主族的元素，硼的原子量为10.81，其原子序数是5。硼本身属于非金属元素，但是在通常的燃料研究当中，常常把硼划分到金属燃料当中。硼具有两种形态，一种形态是无定形，表现为棕黄色粉末状，化学性质活泼；另一种形态为结晶硼，其表现为灰色光泽晶体，其化学性质较为稳定，此时硼的莫式硬度达到9.3，非常耐磨，不容易被制成很细很细的颗粒。相比较于其他的可作为金属燃料的元素，硼无疑具有优越的物理和化学性能，特别是硼很高的热值。
研究硼粉粒子的燃烧性质是研究含硼贫氧推进剂燃烧机理和燃烧性能的前提，有利于推进剂能量的充分利用，是提升推进剂燃烧效率的前提。为了让含硼高能推进剂能够在实际上充分应用，必须要将硼粉的燃烧问题解决。目前来看，含硼高能燃料固体推进剂在燃速、喷射效率、压强指数等等方面都要不断地进行改进和完善。硼粉点火跟燃烧的问题主要有这么几个方面：
硼单质的熔点为2347K，其沸点是2830K，所以既难熔化又难气化，然而三氧化二硼的熔点仅仅有723K，所以在硼粉粒子点火燃烧之后，随后生成的三氧化二硼就会以粘稠的液态包覆在硼粉粒子的表面，妨碍了氧气与硼之间的接触，阻止了进一步反应，但同时三氧化二硼的沸点却高达2316K，当温度低于这个温度时，三氧化二硼的蒸发速度慢，这样就加剧了硼粉粒子点火与燃烧的难度。硼粉粒子的燃烧效率较低。因为硼粉表面通常会有氧化层，所以硼粉在燃烧的时候，就需要经历硼粉金属（作燃料时可认为是金属）从氧化层渗出，亦或是让氧化剂进过氧化层渗入，这样才能够进行反应，所以燃烧反应的速度就比较低。
硼粉燃烧时，需要的氧气多，且会产生较多的残渣，导致不能很好地发挥出其实际能量热值。所以，要让含硼高能燃料固态推进剂进一步得到更广泛地应用，就一定要对硼粉进行表面改性研究，改良其点火性能跟燃烧性能，对此国内国外许多专家学者进行了不断地研究，因此也得到了一些改进、完善含硼高能固体推进剂性能的方法和手段：