江 坤,卢兴淦,黄 勇

(南京理工大学 能源与动力工程学院,南京 210094)

0 引言

燃气发生器是一类特殊的压力容器,以推进剂、火药等含能材料作为独立能量来源,通过燃烧生成一定压力、温度、速度等参数的混合燃气对外做功[1-2]。其最先应用于航空航天和国防领域[3-5],随后迅速向舰船[6-8]、石油[9]和汽车[10]等领域发展。

按照工作原理,燃气发生器可分为四类[11-12]。其中,基于烟火技术的燃气发生器以高低压室结构调节火药燃烧和燃气流动过程[13-14],通过高压室保证火药在足够压力条件下稳定、快速燃烧[15],通过低压室分流燃气、降低做功过载[16],具有结构简单、通用性强、性能稳定等优点,成为国内外广泛关注的热点[17-19]。

然而,面对同时为多目标提供燃气工质的工程需求时,研究表明[20-21]传统燃气发生器结构存在沿轴向压力梯度不均匀、喷孔开启不同步的问题,严重影响后续做功性能。对此,设计了一种新型大长径比多喷孔燃气发生器结构,并完成了相关燃烧试验和数值仿真工作。

1 结构及工作原理

大长径比多喷孔燃气发生器结构如图1所示,主要包括主装药室、剪切销钉、中心滑动导管、燃爆器和活塞等。其中,中心滑动导管长径比为48∶1,前端(靠近主装药室的一端)通过剪切销钉定位。燃爆器长径比为11∶1,与中心滑动导管嵌套。燃爆器管壁上沿轴向开有多组周向均匀分布的燃气喷孔,并通过加装在中心滑动导管上、外圆周与燃爆器内壁面紧密贴合的活塞密封闭气。中间活塞侧面开有若干均匀分布的大直径通孔,端面活塞侧面不开通孔。……