杨海涛, 陈 雄, 相恒升, 巩伦昆, 黄 波

(南京理工大学机械工程学院, 江苏 南京 210094)

1 引 言

固体燃料冲压发动机(Solid Fuel Ramjet,SFRJ)具有结构简单、比冲高、使用安全等优点,是一种具有广阔应用前景的动力推进系统[1]。当前,SFRJ技术研究中应用的固体燃料主要有聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)、聚乙烯(Polyethylene,PE)和端羟基聚丁二烯(Hydroxyl-Terminated Polybutadiene,HTPB)等碳氢类固体燃料和含有颗粒(金属颗粒铝、镁和非金属颗粒硼等)的贫氧推进剂。对固体燃料点火和燃烧性能进行研究,对于揭示固体燃料的点火和燃烧机理、推动固体燃料的工程应用和研发新型固体燃料具有非常重要的意义。

从20世纪60年代至今,已经有国内外专家对固体燃料的点火性能进行了相关研究[2]。Zarzecki等[3]对PMMA在低压和低氧浓度环境中的燃烧特性进行了研究,结果表明: 环境压强为0.018～0.1 MPa、环境氧浓度为12%～21%时,PMMA的燃速受环境压强的影响较小,且与环境压强和环境氧浓度都呈指数关系,但在低压环境中对流换热损失减少,使点火延迟时间缩短。Hedman[4]采用激光作为点火源,对添加了炭黑、金属颗粒和少量氧化剂的HTPB燃速进行了研究,结果表明: 在燃料表面,金属颗粒出现了烧结现象,炭黑会出现积聚现象,燃料表面分解层的组分是影响燃速的主要因素。聂芝侠等[5]研究了不同组分的铝镁贫氧推进剂的燃烧性能,结果表明: 燃速随氧化剂高氯酸铵(Ammonium perchlorate,AP)粒度的增加而增加,随氧化剂高氯酸钾(KP)含量的增加而减少,金属含量对燃速的影响较大,而金属Mg/Al含量的比值对燃速的影响较小。……