MMH/NTO双组元自燃推进剂反应机理简化
2021-04-22尹继辉胡洪波李远远
火箭推进 2021年2期
尹继辉,胡洪波,李远远,郑 东
(1. 西南交通大学 机械工程学院,四川 成都 610031;2. 西安航天动力研究所 液体火箭发动机技术重点实验室,陕西 西安 710100)
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双组元自燃推进剂具有常温常压下正常贮存、无需任何点火源即可自燃着火燃烧的优点,被广泛应用于运载火箭发动机及空间姿轨控发动机。鉴于甲基肼(MMH)和四氧化二氮(NTO)由于具有优良的燃烧化学特性,被广泛用作双组元液体火箭发动机推进剂。对于MMH/NTO燃烧化学反应动力学模型研究的重要性体现在两方面:一是化学反应机理不仅有助于深入理解其燃烧过程、揭示燃烧机理和规律,对理解火箭发动机内部工作过程,特别是燃烧室内的燃烧过程具有重要意义,也为实现定量、准确的发动机燃烧数值模拟提供必要的燃烧模型。二是MMH/NTO毒性大、腐蚀性强、高致癌性,且具有很高的反应活性,即使在低温、高稀释条件下仍能发生反应,很难通过实验研究MMH/NTO的基础燃烧特性,也尚未见文献报道。采用化学反应机理预测其基础燃烧特性就显得尤为重要。
针对MMH/NTO化学反应动力学模型,目前仅有少量的公开发表文献进行报道。其中,Catoire等通过分析MMH/NTO体系的反应过程,整合其前期研究与相关文献的反应路径,并基于量化计算补充相关组分的热力学参数,提出了82组分、403个基元反应的详细反应动力学模型,但却未公开其模型的更多细节。巴延涛等依据MMH/NTO体系的冷反应、热分解反应、自燃着火反应、以及高温反应四个阶段,甄选每个阶段的主要反应,从而发展了23组分、20个反应的骨架反应机理。……
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