贮存老化条件下固体火箭发动机内弹道性能变化

研究了某型固体火箭发动机在贮存期间内弹道性能受推进剂药柱老化影响的变化规律。通过热加速老化试验．研究了HTPB推进荆的燃烧速度受老化影响情况：基于药柱材料的粘弹性本构关系,并考虑贮存环境温度波动、内压载荷和自重效应。对复合固体推进剂药柱完全固化后贮存老化条件下的变形进行了三维有限元分析。基于加速老化试验数据和数值仿真分析结果．对老化后固体火箭发动机的内弹道性能进行了分析。     

高能推进剂老化对发动机内弹道性能的影响研究

对某配方NEPE高能固体推进剂进行了加速贮存试验,分析了推进剂在长期贮存后其密度、燃速的变化规律,开展了发动机内弹道测试和内弹道参数影响定量分析研究。针对某翼柱型装药固体发动机,分析了长期贮存后其内弹道性能的变化规律。结果表明,燃速缓慢下降是影响高能推进剂发动机内弹道性能变化的主要因素。     

固体推进剂老化过程影响因素及化学反应机理研究进展

基于固体推进剂的贮存老化,以NEPE推进剂和以HTPB推进剂为代表,综述了近年来固体推进剂老化进程中所受的各种影响因素、作用机制及化学反应机理研究进展。总结了温湿度、应力和环境气氛为代表的外部环境因素,配方性质、组分变化和添加剂等内部影响因素对推进剂老化及贮存失效期限的影响。分别从微观和宏观角度出发,分析了内外部各种影响因素加速或减缓固体推进剂老化进程的作用机制。此外,针对黏合剂、氧化剂、防老剂等化学组分,总结了固体推进剂贮存老化期间发生的氧化交联、分解、降解断链等主要化学反应,并分析了各个反应发生的机理及原因。最后,展望了未来固体推进剂老化影响因素研究的发展趋势,并为今后固体推进剂老化机理及失效模式研究提供了研究思路。     

丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能

采用动态热分析(DMA)方法研究了某丁羟推进剂贮存老化的动态力学性能,借助时间一温度叠加原理,获得时间位移与频率对数的关系曲线及WLF方程的常数,并计算得到固体火箭发动机点火瞬间的推进剂药柱的临界温度tc,并用tc数据预估了发动机点火瞬间推进剂药柱不会由高弹态向玻璃态转变,不会发生断裂与结构完整性破坏.     

长期立贮固体发动机药柱变形预估方法研究

目的 研究老化与颠振影响下长期立式贮存固体发动机药柱的蠕变特性,基于广义Kelvin模型,构建一种考虑老化和损伤因素的蠕变本构模型。方法 通过开展温度与应力加速蠕变试验、高温加速老化试验以及往复拉伸损伤试验,获得老化与损伤对蠕变的影响规律,建立蠕变预测模型,获取模型参数,并将其嵌入有限元软件。结果 利用所得蠕变本构模型计算了某型发动机立式贮存15 a后药柱蠕变的应力应变,结果表明,考虑老化因素后,发动机药柱的最大等效应力增大了96.84%,最大等效应变减小了4.07%,在同时考虑老化与损伤因素后,最大等效应力增加了82.77%,最大等效应变减小了3.62%。结论 对比不同条件下的仿真结果,老化和损伤对发动机蠕变状态的影响较大。使用该模型能够较好地体现出固体发动机药柱的老化硬化和损伤软化。     

复合固体推进剂定应变‒温度循环加速试验方法研究

目的 建立复合固体定应变–温度循环加速试验方法。方法 采用MSC.PATRAN有限元分析软件,仿真计算某型贴壁浇铸固体火箭发动机从零应力温度(68 ℃)固化降温至常温(20 ℃)的极值点von Mises应变最大值,利用自制应变加载装置对复合固体推进剂施加定应变。分析固体火箭发动机长期库房贮存的温度变化规律,在兼顾模拟性和加速性的基础上,设计并开展复合固体推进剂在4组不同应力水平下的温度循环加速试验。选用合适的性能退化模型和加速寿命模型,评估复合固体推进剂的可靠库房贮存寿命。结果 某型固体火箭发动机从零应力温度固化降温至常温的极值点von Mises应变最大值为9.4%,复合固体推进剂4组温度循环加速试验的最高试验温度分别为75、75、60、60 ℃,温差分别为5、10、15 ℃,单个循环时长均为24 h。复合固体推进剂在4组温度循环加速试验条件下的老化性能参数均为最大抗拉强度保留率,且在置信度为0.9时,其退化规律均符合指数型性能老化数学模型。结合失效临界值,计算出置信度0.9时的最低加速寿命分别为59、100、203、342 d。基于修正Coffin-Manson模型,利用多元回归分析方法,计算得到复合固体推进剂在长期库房贮存环境(最高温度298 K,年平均温差15 K)下,置信度0.9时的最低贮存寿命为20 a。结论 在兼顾模拟性和加速性的基础上,建立了复合固体推进剂定应变?温度循环加速试验方法,并利用指数型性能退化模型和修正Coffin-Manson加速寿命模型,快速获得复合固体推进剂的最低库房贮存寿命,为下一步开展固体火箭发动机装药贮存寿命预估奠定基础。     

基于状态监测和老化试验的火箭发动机寿命评估方法研究

通过分析某型固体火箭发动机的结构,对发动机状态监测系统的微型传感器进行了合理布局,从而得到危险区域的最大应变值。采用加速老化试验,得到推进剂在不同老化温度下延伸率随老化时间的变化曲线。通过化学反应速率,建立不同老化温度下力学性能参数和老化时间的关系,从而确定某贮存温度下推进剂延伸率与贮存时间的关系。将发动机危险点处最大应变与贮存时间的变化关系进行比较,得到推进剂的贮存寿命。     

X射线光电子能谱在HTPB推进剂老化机理研究中的应用

采用X射线光电子能谱（XPS）法研究了HTPB推进剂在80℃热空气烘箱内分别老化0周、13周和24周的元素组成、化学价态及含量变化。通过拟合C,O,N,Cl等元素的XPS谱图,推测该推进剂在常温（25℃）贮存老化初期应是氧化交联,后期则出现降解断链,并认为NH4ClO4缓慢分解,攻击C C不饱和双键,使得C C双键含量降低是HTPB推进剂老化失效的主要原因。Al粉被包裹在推进剂粘合剂内部,XPS法未能检出Al粉。由于Al粉比较稳定,不参与推进剂老化过程,故XPS仍可用于HTPB推进剂老化机理研究。     

圆孔装药固体火箭发动机的慢速烤燃特性研究

目的 研究圆孔装药固体火箭发动机的慢速烤燃特性.方法 针对装填高能推进剂的固体火箭发动机,建立了二维瞬态慢速烤燃模型.其中AP/HTPB推进剂的化学动力学模型为两步总包反应模型.在升温速率分别为3.6、7.2、10.8 K/h的工况下,进行固体火箭发动机的烤燃数值模拟,并具体分析慢速烤燃工况下固体火箭发动机的传热特性和...     

环境温度对某固体推进剂贮存寿命影响研究

为了分析环境温度对固体推进剂贮存寿命的影响程度,根据某固体推进剂加速老化试验结果,采用传统阿伦尼乌斯法、线性活化能法、整体预测法和两步回归法,预测了该推进剂在20℃和25℃下的贮存寿命。通过对比分析,认为不同寿命预估方法的预测结果不尽相同,但推进剂贮存环境温度的小范围改变对贮存寿命的影响是显著的。     

一种带中心孔的密实随行装药内弹道数值计算及分析

目的 推进密实随行装药技术工程化应用的进程,提出一种带中心孔的密实随行装药结构方案.方法 针对该方案建立相应的内弹道模型,计算得到不同装药量、不同点火延迟时间条件下随行装药内弹道性能的变化情况.结果 受燃尽性约束,端面燃烧型随行装药药柱设计高度有限,内弹道性能提升较小.在随行药柱燃速不变的条件下,带中心孔的随行装药可有...     

生物质燃烧源排放烟尘罩稀释采样系统设计与应用

为研究生物质燃烧源颗粒物与气态污染物的排放特征,设计了可用于生物质燃烧排放实验室模拟研究的烟尘罩稀释采样系统.该系统可模拟生物质燃烧释放的高温高浓烟气排放到大气中的冷却、稀释、生长等理化过程,捕集燃烧排放的细颗粒物和多种痕量气态污染物.通过更换不同内径采样嘴等方法,系统稀释倍数可在10~70倍之间调节.详细介绍了系统的设计原理及结构,并对系统可靠性进行了检验.整个采样系统通过了气密性测试,分级采样系统平行性良好,细颗粒物损失在可接受范围,对燃烧状态扰动低,燃烧状态可实时评估.应用该系统测定了我国南方地区典型生物质燃烧源含碳污染物种的排放特征,结果表明其适于模拟各种类型的生物质燃烧.     

基于内弹道仿真的火药点火器燃喉比优化与试验验证

目的 减小火药点火器不同药剂批次下的散差,提高其工作可靠性。方法 分析火药点火器不同批次药剂性能与内弹道数据,发现在恒定燃喉比下,药剂性能波动会显著影响其工作可靠性,因此应根据不同批次组合下的药剂性能选取合理的燃喉比。首先,通过标准试验测试火药点火器内装药剂的关键性能参数。然后,通过建立火药点火器内弹道的仿真模型,计算基线燃喉比附近的内弹道参数,输入到基于历史点火冲量数据建立的正态容许限法模型。最后,在预设燃喉比范围内进行发火试验,并利用正态容许限法计算出不同燃喉比对应的点火可靠度。结果 共模拟了8种水平的燃喉比试验,计算出对应的可靠度为0.177 242~0.999 999。根据模型计算出的可靠度及火工品相关标准的要求,确定合理的燃喉比,并增加样本,进一步验证其可靠度。此外,在选定燃喉比附近进行的裕度试验,试验数据均符合预期。结论 通过内弹道仿真建模,结合可靠性试验数据分析,为火药点火器优选了燃喉比,工作可靠度达到了0. 999 908,比改进前的可靠度0.999有了显著提升。     

Pd/CZ/Al2O3催化剂的制备、表征与三效催化性能

以共浸渍法制得的氧化铝负载铈锆固溶体为载体,并浸渍贵金属Pd得到了Pd/CZ/Al2O3催化剂.实验结果表明,该催化剂在老化前后都表现出良好的三效催化活性,新鲜样品Pd/CZ/Al2O3活性与Pd/CZ相当,老化后样品前者优于后者.结合XRD,BET,TPR等表征手段,讨论了Pd/CZ/Al2O3的催化活性特别是高温老化后活性与其组成结构之间的内在关系,揭示了其老化后仍具有较高活性的主要原因在于保持了Pd与CZ/Al2O3复合载体之间的强相互作用(SMSI).     

自然贮存条件下发动机的性能变化

桌发动机在南、北方自然环境条件下贮存了1～3a,发动机各零部组件与零状态相比差异不大,随发动机一起贮存的药柱方坯力学性能有所下降。对发动机在南、北方自然贮存环境下的变化情况进行了描述,就推进剂方坯力学性能下降情况进行了分析。     

Pd/CZ/Al2O3催化剂的制备、表征与三效催化性能

以共浸渍法制得的氧化铝负载铈锆固溶体为载体,并浸渍贵金属Pd得到了Pd/CZ/Al₂O₃催化剂.实验结果表明,该催化剂在老化前后都表现出良好的三效催化活性,新鲜样品Pd/CZ/Al₂O₃活性与Pd/CZ相当,老化后样品前者优于后者.结合XRD,BET,TPR等表征手段,讨论了Pd/CZ/Al₂O₃的催化活性特别是高温老化后活性与其组成结构之间的内在关系,揭示了其老化后仍具有较高活性的主要原因在于保持了Pd与CZ/Al₂O₃复合载体之间的强相互作用(SMSI).     

改性粉煤灰处理废水中Cu2＋的研究

以粉煤灰为主要原料,经水浸、酸浸、碱浸后,掺入少量的改性剂,煅烧,老化,晶化,活化后制备成新型的吸附材料,用其处理模拟工业废水中的某些重金属离子铜。结果表明,该吸附材料具有较强的吸附能力。对铜去除率较高。     

硅酸盐环境标准参考物质中硅的定值方法——氟硅酸钾容量法

本文详细介绍用氟硅酸钾容量法测定硅的最佳实验条件,与其它方法比较,准确度与经典方法相同,而分析速度大大提高,相对标准偏差为0.09—0.17％。对各类硅酸盐、国内粘土标样与美国国家标准局(NBS)标样进行测定比较,均得到满意结果。因此,氟硅酸钾容量法测定硅可推荐为仲裁和标准参考物质定值方法。