推进剂是航空航天领域重要的研究内容之一,为国防力量的发展提供了重要动力源保障。目前,我国已具备了世界一流的运载火箭设计和清洁推进剂开发与使用的发展水准

。推进剂的发展方向需以燃烧性能为主要要求,如高能量密度、高比冲等,同时需要兼顾安全性及其他特殊要求,如低特征信号

等。常规推进剂常分为固体推进剂和液体推进剂,固体推进剂的优点是安全系数高,但是其含能较低,燃料加注难度大,其预编程式燃烧模式导致推力调节相对困难

。与之相比,液体推进剂整体比冲优异、易加注且推力可调,但是液体推进剂极易在储存和加注过程中泄露,引发腐蚀、中毒、燃爆等重大安全事故

。因此,研究者们尝试了诸多方法以提高推进剂的使用安全性,其中将液体推进剂进行凝胶化处理是目前重要的发展方向之一,有助于建立安全、有效且可调节的推进系统(图1)

。

凝胶燃料是通过胶凝剂、含能颗粒、表面活性剂及助剂等使液体燃料凝胶化

,储藏时为表面“钝感”稳定的固体形态,在加压或剪切时转变成液体性质,实现快速雾化和燃烧

。凝胶推进剂的主要优点包括两个方面:首先是安全性较好,能够避免加注时的泄露,减少蒸发,具有冲击和摩擦钝感特性,可大大降低意外点火和燃烧失控风险;另一方面是较优的能量表现,含能颗粒沉降被有效改善,能量管理相对简单,有助于获得更高的比冲和能量密度,具有性能优异且安全可靠的发展前景