固液混合推进剂配方设计及燃烧性能研究(2)
2.3.2燃烧退移面直径的测量 14
2.3.3燃料实时退移速率 14
3.新型颗粒-石蜡基复合燃料的配方设计与表征 16
3.1基本成分 16
3.1.1石蜡 16
3.1.2聚合物颗粒 17
3.2颗粒-石蜡基复合燃料配方设计 17
3.3颗粒-石蜡基复合燃料实验室制备 17
3.4颗粒-石蜡基复合燃料的表征 19
3.4.1燃料的密度、燃烧热、比热 19
3.4.2燃料的力学性能测试 20
4.燃料燃烧性能研究 22
4.1 90#石蜡的燃烧性能 22
4.2颗粒-石蜡基复合燃料的燃烧特性 26
4.2.1添加大颗粒复合燃料配方 26
4.2.2添加小颗粒复合燃料配方 28
4.2.3添加两种颗粒配方的燃烧性能比较 29
总结 31
致谢 32
参考文献 33
1 引言
1.1 研究背景和意义
固液混合火箭发动机结合了固体发动机和液体发动机的优点，将不同相态的燃料和氧化剂分开储存在推进系统中[1]。研究最为广泛的是固态燃料+液态氧化剂组合的固液混合推进系统。图1所示为典型的燃料+液态氧化剂固液混合火箭发动机结构示意图，其主要由液态氧化剂、液态氧化剂储箱增压系统、液态氧化剂储箱、调节阀、喷注器和固态燃料药柱、燃烧室壳体、喷管等组成[2,3]。
图1 典型的固液混合火箭发动机结构示意图
由于燃料和氧化剂为不同状态的物质，使其相比于传统的固体发动机或液体发动机具有如下几个特点[4-6]：
（1）具有高安全性和较低爆炸危险性。固体燃料和液体氧化剂分开贮存，在没有液体氧化剂的情况下，反应不是自持的，没有爆炸危险。
（2）发动机推力易调节，易关机和重新启动。可通过对氧化剂流量的调节达到推力调节、发动机启动、发动机关机。
（3）经济性好。燃料和氧化剂都是常见的物质，研制、生产和运营成本低，操作文护使
用方便。
（4）药柱稳定性好、温度敏感性低，保证了发动机作用的安全性和稳定性。
（5）环保性好。选用的燃料和氧化剂多为无毒或低毒，燃烧产物有毒气体少。
固液混合推进技术应用前景非常广泛，可作为动力装置使用在运载火箭、亚轨道飞行器和载人飞船上[1]。但是固体燃料较低的退移率制约了混合推进技术的应用和发展[7]。如何提高燃料退移速率是一大难题，诸如美国、俄罗斯、英国、法国、德国、日本对此已开展了大量的试验研究，相比之下国内对这方面研究比较少。传统固体混合推进剂燃料退移速率偏低制约了固液混合推进剂的发展。石蜡基燃料具有高退移速率并且成本低，可实现固液混合发动机简单装药设计， 是固液混合发动机的理想能源。但石蜡力学性能差，易发生脆裂变形，因此需要在保证其燃烧性能同时尽可能改善其力学性能。
1.2 国内外发展现状
1.2.1 混合推进技术的发展历史
1.2.2 增加燃料退移速率的方法
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