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为解决 Al-H?O 推进剂燃烧效率低、固体残渣多等问题，研究人员开展 Bi?O?改性铝粉对其燃烧及喷射性能影响的研究。发现 10 wt% Bi?O?可提升注射效率至 54.76%、燃烧效率至 89.56%，为绿色推进剂优化提供新方向。
在航天领域，传统固体推进剂燃烧会释放 HCl、NO?等有毒气体及 CO?等温室气体，对环境和人体健康危害显著。铝水（Al-H?O）推进剂作为环保型推进剂，燃烧产物主要为水蒸气和氧化铝，可减少有害排放，但存在燃烧效率低、固体残渣多、铝颗粒易团聚等问题，制约其工程应用。为解决这些难题，西北工业大学的研究人员开展了氧化铋（Bi?O?）改性铝粉对 Al-H?O 凝胶推进剂性能影响的研究，相关成果发表在《Fuel》。
研究人员主要采用了热重分析（TG-DSC）、激光点火实验、火箭发动机热试等技术方法。
热氧化 reactivity 研究
通过 TG-DSC 分析不同 Bi?O?浓度的推进剂变体在氮气氛围下的热氧化特性，发现 Bi?O?能改善推进剂的热分解行为，影响质量损失和热流变化，为其催化作用提供了热分析依据。
燃烧与注射性能研究
激光点火实验结合燃烧产物回收装置研究表明，Bi?O?与铝发生反应，增加气态燃烧产物生成，减少固体燃烧残渣，同时显著减轻铝在燃烧过程中的团聚，提升燃烧效率。当加入 10 wt% Bi?O?时，注射效率从 27.95% 提升至 54.76%，燃烧效率从 80.15% 提升至 89.56%。
火箭发动机测试
火箭发动机热试显示，加入 10 wt% Bi?O?后，比冲从 1270 N?s/kg 增加至 2001 N?s/kg，表明推进性能显著增强。
研究结论表明，Bi?O?作为双功能添加剂，不仅能催化铝的氧化和高氯酸铵（AP）的分解，还能改善界面张力和团聚形态，有效提升 Al-H?O 凝胶推进剂的燃烧效率、注射效率和比冲。该研究为 Al-H?O 推进剂的配方优化提供了新途径，拓展了 Bi?O?在绿色推进剂中的应用，对推动环保型航天推进技术的发展具有重要意义。同时，研究指出未来可进一步优化配方，用无卤氧化剂替代 AP，实现完全无氯的环保体系。
