含微米级铝粉丁羟推进剂燃烧效率影响因素研究

刘 佳，程 山，李 洋，牛草坪，刘松华，李小英，孙丽娜

(湖北三江航天江河化工科技有限公司，宜昌 444200)

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微米级铝粉(Al)在固体推进剂中有数十年应用，是目前固体推进剂重要组成成分之一。添加铝粉不仅可以提高推进剂的能量密度，还能抑制发动机中高频震荡燃烧，优化推进剂在发动机工作过程中的能量特性和燃烧特性。但含铝复合固体推进剂燃烧过程中会产生铝熔滴团聚及两相流损失现象，导致发动机比冲效率降低[1-2]。此外，发动机运行过程中，两相流导致冲刷效应，加剧对燃烧室绝热层和喷管的烧蚀；微米级铝粉团聚体倾向于在远离燃面处点火燃烧，燃烧时反馈回燃面的能量相应降低[3-4]，导致燃烧效率下降，增加发动机内熔渣沉积，加剧发动机绝热层烧蚀，对发动机比冲、工作安全性及燃烧后残渣含量影响重大。

国内外铝粉团聚机理和凝聚相产物研究已成为固体推进剂领域的研究热点之一，MAGGI、TAKAHASHI及 MULLEN团队[5-7]等利用显微摄影技术对含铝推进剂Al团聚过程研究，得出微米级铝粉先高温熔融成液滴再脱离推进剂表面燃烧，且降低推进剂燃速或增加配方中铝粉含量均会导致凝聚相产物粒度增加。Jeenu[8]利用淬熄弹(Quench bomb，QB)技术研究了推进剂凝聚相产物的粒度分布及其影响因素，结果表明，凝聚相产物的粒度分布曲线呈三峰分布，小粒径颗粒物为三氧化二铝(Al2O3)，大粒径颗粒物是Al熔滴的团聚体。有学者研究[9-10]采用氟聚物或金属Ni等包覆铝粉，可有效改善铝熔滴团聚现象。……