基于MEMS微型发动机的装药选择

陈 静，胡松启，杨 文，吴 昊



基于MEMS微型发动机的装药选择

陈 静1，胡松启2，杨 文1，吴 昊1

（1.陕西应用物理化学研究所，陕西 西安，710061；2.西北工业大学 燃烧、流动和热结构国家级重点实验室，陕西 西安，710072）

TG）和差示扫描量热法（DSC）对不同配比的斯蒂芬酸铅（LS）/硝化棉(NC)、二硝铅(LD)/硝化棉(NC)的热分解特性进行了研究；采用高速摄影系统和电源系统完成了基于MEMS微型发动机的点火试验，测得了不同配比的LS/NC和LD/NC的点火功率。研究结果表明：NC对LD的热敏性与能量的影响并不明显，而NC能够提高LS的热敏感性与能量；配比为5:5的LS/NC推进剂的最小点火功率为2.16W，点火响应速度较快且放热量高，适合作为微推进器装药。

微型发动机；装药；热分解特性；点火性能

基于MEMS的固体微推力器(MEMS-based solid propellant microthruster，MEMS-SPMT)具有尺寸小、结构简单、无可动部件、微冲量精度高、集成性好的特点，在微小卫星姿轨控技术中具有广阔的应用前景[1-2]。微型固体推进剂装药与常用推进剂有很大区别，要求具备高热敏特性、较短的点火延迟时间和好的装填性能。2001年Rossi等[3]使用了GAP类推进剂，研究发现其装填过程中工艺性能好，燃烧产物无毒无害，且点火需要的功率较低。2005年Kaili Zhang等[4]使用黑火药作为MEMS-SPMT的推进剂。其配方为90 %黑火药（75 %硝酸钾，15 %炭，10 %硫）、6%AP、3%Al、1%Fe2O3。2006年南京理工大学肖贵林等[5]研究了装药分别为硝酸肼镍和斯蒂酚酸铅的微推进器的推进性能。斯蒂芬铅较硝酸肼镍有更好的电热敏性，瞬间微推力和总冲较大，流动性能较差，适用于药室直径很小、推进器单元集中程度较高的阵列。……