低压条件下固体推进剂的点火与燃烧特性

《Combustion and Flame》：Ignition and combustion characteristics of solid propellant under low pressure

　　

展文|姜彦峰|史龙武|罗燕妮|徐子贤|刘培进|文敖

摘要

本研究对基于HTPB的三元固体推进剂的点火和燃烧行为进行了全面分析，重点关注了不同环境温度和低压条件下的变化。研究涵盖了从0.02 MPa到0.1 MPa的压力范围以及10 °C和-20 °C的温度环境。随着压力和温度的变化，推进剂的燃烧行为发生了显著变化。当环境压力从0.1 MPa降低到0.02 MPa时，点火延迟时间明显增加，增幅高达19.2%；同时，点火温度上升了34.8%。燃烧速率显著下降，降低了35.8%，而燃烧产物的体积增加了38.2%。推进剂的燃烧效率也有所下降，最大降幅为4.8%。相反，当环境温度从10 °C降至-20 °C时，点火延迟时间增加了14.4%，点火温度上升了8.6%；燃烧速率下降了10.4%，燃烧产物的体积扩大了7.6%，燃烧效率下降了1.9%。无论是降低的环境压力还是温度，都会显著降低推进剂的燃烧温度、燃烧速率以及燃烧效率。为了更深入地理解推进剂的点火过程，我们建立了一个模型，该模型能够有效捕捉温度和压力对点火动力学和能量传递的影响。与实验数据相比，不同温度和压力下点火延迟时间的平均偏差为3.4%，点火温度的平均偏差为2.3%。本研究加深了我们对低压条件下推进剂点火和燃烧过程的理解。