推进剂性能评估及动力学模拟

合集下载

HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测

HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测1、引言HTPB（羟基终止聚丁二烯）推进剂是一种重要的固体火箭推进剂，具有高能量、高比冲等优点，被广泛应用于航空航天领域。

装药工艺和力学性能的研究对于提高固体火箭发动机的可靠性和性能具有重要意义。

本文旨在探讨HTPB推进剂的装药工艺研究及力学性能预测。

2、装药工艺研究2.1 组分配比HTPB推进剂的组分配比是决定其性能的重要因素之一。

合适的组分配比能够保证推进剂在发动机工作过程中具有较好的燃烧性能和稳定性。

通过实验方法和数值模拟相结合的手段，可以确定最佳的组分配比。

2.2 装药密度控制装药密度是指推进剂在装药过程中在发动机绞盘中所占的体积与实际装药体积之比。

合理的装药密度有助于提高火箭发动机的推力和燃烧效率。

装药密度的控制可以通过调整装药工艺参数，如振实频率、振实时间等，并结合数值模拟进行优化。

3、力学性能预测3.1 燃烧速度预测燃烧速度是评估推进剂燃烧性能的重要指标之一。

根据燃烧过程中的热力学和动力学原理，可以建立数学模型来预测HTPB推进剂的燃烧速度。

该模型可以考虑温度、压力等因素对燃烧速度的影响，从而提高预测的准确性。

3.2 爆轰性能预测爆轰是指推进剂在运行过程中由于某种原因出现剧烈爆炸的现象。

爆轰的发生会对火箭发动机造成巨大破坏，因此需要进行爆轰性能的预测。

通过实验方法和数值模拟，可以对HTPB推进剂的爆轰性能进行评估，从而采取相应的安全措施。

4、结论HTPB推进剂装药工艺研究及力学性能预测对于提高固体火箭发动机的性能和可靠性具有重要意义。

合理的组分配比和装药密度控制可以保证推进剂的燃烧性能和稳定性。

而燃烧速度和爆轰性能的准确预测也能够帮助工程师们采取相应的安全措施。

通过实验方法和数值模拟相结合的手段，可以更好地研究和预测HTPB推进剂的装药工艺及力学性能，为固体火箭发动机的设计和应用提供技术支持。

参考文献：[1] 程志华, 杨鸣涛. 推进剂组分配比的分热值计算方法研究[J]. 固体火箭技术, 2003, 26(4): 336-344.[2] 戴耘, 金洪城, 窦晓东, 等. 体积节流技术在HTPB推进剂装药工艺中的应用[J]. 固体火箭技术, 2017, 40(1): 112-116.。

复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展

复合固体推进剂界面多尺度数值模拟研究进展
余天昊;闫亚宾;王晓媛
【期刊名称】《含能材料》
【年(卷),期】2024(32)5
【摘要】固体推进剂界面作为固体发动机结构中力学性质相对薄弱的部分之一,明确其物化性质、损伤演化模式以及脱湿对推进剂结构完整性的影响是极其重要的研究内容。

与实验相比,利用数值模拟能够快速、高效地研究各种界面体系下的不同物化性质,具有较好的应用前景。

从微观尺度分子动力学、细观尺度有限元数值仿真与宏观数值模拟角度出发,综述了复合固体推进剂多种界面力学性质的研究进展,探讨了多尺度下复合固体推进剂界面数值模拟对固体推进剂工程设计的推动作用与目前存在的不足,并展望了未来的发展方向。

【总页数】16页(P554-569)
【作者】余天昊;闫亚宾;王晓媛
【作者单位】华东理工大学机械与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TJ55;V512
【相关文献】
1.复合固体推进剂/衬层粘接界面细观结构数值建模及脱粘过程模拟
2.固体推进剂/衬层粘接界面脱粘失效的数值模拟
3.固体火箭发动机推进剂/衬层/绝热层粘接界面
细观损伤过程数值模拟研究4.固体推进剂损伤多尺度模拟研究进展5.复合固体推进剂损伤行为的多尺度研究进展
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

运载火箭发射过程中液体推进剂动态建模方法

运载火箭发射过程中液体推进剂动态建模方法火箭是一种能够将载荷送入空间的飞行器，它的发射过程中离不开推进剂的使用。

液体推进剂是一种常见的推进剂类型，其在发射过程中的动态特性对火箭的飞行轨迹和性能有着重要影响。

因此，准确地建模液体推进剂的动态特性对于火箭设计和控制具有重要意义。

液体推进剂主要由燃料和氧化剂组成，它们在火箭发动机的燃烧过程中发生化学反应，产生高温和高压的气体从喷嘴喷出，产生推力。

为了准确地建模液体推进剂的动态特性，需要考虑燃料和氧化剂之间的化学反应以及在燃烧过程中产生的温度和压力变化。

在液体推进剂的动态建模过程中，可以采用几种常见的方法。

一种常用的方法是基于物理原理的建模。

通过分析液体推进剂中的物质输入、输出和能量转化过程，建立微分方程模型描述液体推进剂的动态特性。

这种方法可以更准确地考虑液体推进剂在燃烧过程中的变化，但需要具备一定的物理和数学建模能力。

另一种常用的方法是基于试验数据的建模。

通过实际的发射试验，采集液体推进剂的温度、压力和流量等参数数据，并根据这些数据进行建模分析。

这种方法相对简单，但需要大量的试验数据来支持建模过程，并且对试验环境和条件有一定的要求。

除了物理原理和试验数据，还可以利用计算方法进行动态建模。

通过计算流体力学（CFD）方法，可以模拟液体推进剂在发动机内的流动过程，从而推导出液体推进剂的动态特性。

这种方法需要进行大量的数值计算，对计算机性能要求较高，但可以较为准确地描述液体推进剂的动态行为。

在建模过程中，还需要考虑到液体推进剂引起的燃烧不稳定性和不均匀性。

液体推进剂在燃烧过程中可能出现剧烈的振荡和温度不均匀现象，这对火箭的稳定性和安全性都有一定的影响。

因此，在建模过程中需要考虑这些不稳定因素，并适当引入补偿控制策略，以保证火箭的安全飞行。

总结起来，准确建模液体推进剂的动态特性对于火箭设计和控制非常重要。

通过物理原理、试验数据和计算方法相结合的方式，可以较为准确地描述液体推进剂在发射过程中的行为。

NEPE推进剂“两段式”老化的动力学研究

ｒｓｌｆｇｉｇｃａａｔｓｉｓｏｏｂｅｂｓｒｐｌｎｓａｄＮＥＥｐｏｅｌｎｓｔｅｔｈｉａｔｏｓｏｃｅｓｎｅｖｃｆｆｅｕｔｏｅｎｈｒｃｅｔｆｕｌａｅｐｏｅｌｔｎＰｒｐｌｔ，ｈｅｎｃｌｓａｉｒｃｄａａｃｍｅｈｄｒｉｒａｉｇｓｒｉｅｌｅｏｆｎｉｔｉｒｐｌｎａｉｃｓｅｙｆｒｅｎｌｚｎｈｔ —ｔｇ —ｔｌ ” ａｅｎｈｒｃｅｉｔｓｈｎｔｅａｅｎｉｅｉｓｐｒｍｅｅｓｈｓｐｏｅｌｔｓｄｓｕｓｄｂｕｔｒａａｙｉｇｔｅ“ ｗｏｓｅｓｙｅｇｉｇｃａａｔｒｉ．Ｔｅｈｇｉｇｋｎｔａａｔｒａｗｈａｓｃｃ
ＡｂｔａｔＴｅｅｅｉｔａｓｇｉｃｎｅｒｄｔｎｏＥＥｐｏｅｌｎｃａｉａｒｐｒｅｅｏｅａｄａｔｒｃｎｕｔｎｏｅｓｒｃ：ｈｒｘｓｓｉｎｆａｔｇａａｉｆＮＰｒｐｌｔｉｄｏａｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｓｂｆｒｎｆｏｓｍｐｉｆｔｉｅｏｈ
常温２时两阶段的老化速率分别为１３０“ｄ和２７１ｄ温度对两个老化阶段都有很大影响，老化第Ⅱ ５℃ ．０×１．５× ０～，但
阶段受温度的影响远大于第１段。阶关键词：ＥＥ推进刑；存性能；ＮＰ贮老化；力学动中图分类号：５２Ｖ１文献标识码：Ａ文章编号：０６２９（０９０－５－４１０－７３２０）ｅｅｐｒｍｅｔｌｃｉａｉｎｅｅｇｏｔｂｌｅｏｓｍｐｉｎａｔｅｆｓｔｇｎｅｒｄｔｎｒａｔｎｏｏ・ｅｕｔｉｄｃｔｄｔｔｈｘｅｉｎａｔｔｎｒｙｆｒａｉｚｒｃｎｕｔｔｈｒｔａｅａｄｄｇａａｉｅｃｉｆｌｓｈａｖｏｓｉｏｉｓｏｏｐ

固体推进剂贮存寿命非破坏性评估方法(Ⅲ)——预测残留寿命延寿法

— —
预测残留寿命延寿法①
张吴，庞爱民，彭松
４ｌ０）４ｏ３
（中国航天科技集团公司四院四十二所固体推进剂安全与贮存性能研究评估中心，襄樊
摘要：力学理论分析入手，从动结合推进剂老化特征参数的研究结果，究了用非破坏性手段预估固体推进剂残留寿研
Ｎｏｄｓｒｃｉｅａｓｓｍｅｔａｐｏｃｅｏｓｏａｅｌｅｎｅｔｕｔｓｅｓｎｐｒａｈｓｔｔｒｇｉｖｆ
ｏｏｄｐｏｅａｔ（ｆｆｒｐｌｎｓｍ）ｓｉｌ
— —
ｒｓｄａｆｒｄｃｉｎｍｅｈｏｅｉｕｌｆｅｐｅｉｔｏｔｄｉ
ｔｐｒｔｅａｄｔｅｒｅａｏｓｉｉｅｕｖｅｔｏｔａｏｅａｔｅｒｉｄｘｏｇｇｔｅｒｔｅ．Ｔｅｒｓｌｈｗｔａｔｅｅｅａｒ，ｉｒｔｎｈｐｓｑｉａｎｔｈｔｆｃｒｆｅｎｅｎａｉｅｍｕｎｈｌｉｌｔｆｏｂｏｈｎｍｐａｒｓｈｕｔｓｏｔｕｅｓｈｈ
ｓｒｓｒｂｅａｅｔｇｔｅｓｒｉｅｌｅｏｒｐｌｔＣｏｖｒｄｉｔｙａｃｓｕ，ａｄｔｅｓｅｓｈｖｍａｋｂｅｅｅｔｔｅｓｐｌｍｆｃｉｅｖｃｆｆｐｅａａｂｃｎｅｔｎｏｄｍｉｓｉｅｎｔｓａｅａｒｏｎｈｉｏｎｎｅｅｎｓｈｒｅｒａｌｆｃｏｅｓｒｉｅｌｅｏｒｐｌａｔｏｄｓｒｃｖｐｒａｈｔｒｄｃｎｅｒｓｄａｉｆｓｌｒｐｌｎｓＷｓａｌｈｄｂ・ｎｔｅｖｃｉｆｏｅｎ．ＡｎｎｅｔｔｅａｐｏｃｏｐｅｉｔｇｔｉｕｌｅｏｏｉｐｅｌｔａｅｔｂｉｅｙＵｈｆｐｕｉｉｈｅｌｆｄｏａｓｓｓｎｅｆｕ－ａａｔｒｄａｉｓｆｒｌｄｔｅｓｉｂｅｃａａｔｒｔａａｅｅｓｈｓｍｅｏａｌｓｄｔｒｌｎｉｆｅｉｇｎｗｒｐｍｅｅｙｍｃｍｕａａｕｔｌｈｒｃｅｉｉｐｒｏｒｎｏｎｈａｓｃｍｔｒ．ＴｉｔｄＣｌｂｕｅｐｏｏｇｌｅｏｔｈｅｏｆｈ

推进剂燃烧反应动力学模拟研究

推进剂燃烧反应动力学模拟研究割舍物质的本质性质，我们身处的世界充满了各种化学反应。

这些反应中，燃烧反应显得尤为重要。

而在许多燃烧反应中，推进剂燃烧反应则是不可或缺的组成部分。

因此，推进剂燃烧反应动力学模拟研究的重要性愈发凸显。

推进剂，作为一类能够在太空中进行推进的化学物质，近些年受到了越来越多的关注。

然而，推进剂燃烧反应的复杂性和危险性也为推进剂的应用带来了许多限制。

因此，对推进剂燃烧反应的动力学过程进行深入研究，无疑具有着至关重要的意义。

在推进剂燃烧反应动力学模拟研究中，首先需要考虑的便是燃烧过程中的热力学参数。

推进剂的燃烧过程产生了大量的热能，这需要我们对燃烧过程中涉及到的各种热力学参数进行深入的研究和分析。

其中，燃气生成速率、燃料质量流速、热释放速率和热传导速率等参数的准确确定，将有助于我们更好地了解推进剂燃烧反应的具体过程。

与此同时，推进剂燃烧反应也涉及到复杂的化学反应机理。

因此，在动力学模拟研究中，必须要考虑到化学反应的速率、反应路径、反应产物等因素的影响。

为了更好地探究这些参数的变化及其对燃烧反应的影响，科学家们还需要开展大量的实验和数值模拟工作，以验证和完善化学反应机理模型。

通过对推进剂燃烧反应动力学模拟研究的深入探究，我们可以为推进剂的应用提供重要的支撑。

例如，我们可以通过模拟和研究推进剂在不同燃气温度下的反应速率，进一步优化推进剂的成分和配方，提高推进剂的推进效率和安全性。

此外，推进剂燃烧反应动力学模拟研究也有望被广泛应用于其他燃烧反应的研究中。

例如，空气净化、废弃物处理等领域都与燃烧反应密切相关。

在这些领域，动力学模拟研究也有望提高反应效率、降低废气排放、提升燃烧产物的利用率等。

综上，推进剂燃烧反应动力学模拟研究的意义重大。

深入探究推进剂燃烧反应过程中的热力学参数和化学反应机理，有助于优化推进剂配方、提高推进效率及其安全性。

同时，这一研究领域还有望为其他燃烧反应领域提供参考和借鉴，从而在全球环境保护和能源可持续发展等方面发挥着重要作用。

高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估

高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估1. 引言高效能固体火箭发动机推进剂的设计与性能评估是火箭发动机研究领域的重要课题之一。

固体火箭发动机由于其结构简单、可靠性高、适应性强等优点，在军事、航天等领域得到广泛应用。

推进剂是固体火箭发动机的核心组成部分，其设计与性能评估直接影响到火箭发动机的工作效率和可靠性。

本文将重点探讨高效能固体火箭发动机推进剂设计与性能评估的相关研究内容。

2. 固体火箭推进剂设计原则2.1 安全可靠原则高效能固体火箭推进剂的设计首要原则是安全可靠。

在设计过程中，需要考虑到推进剂在储存、运输和使用过程中可能遇到的各种情况，确保其安全性和稳定性。

2.2 高比冲原则高比冲是衡量固体火箭推进剂工作效率的重要指标之一。

在设计过程中，需要选择具有较高比冲值的化学成分，并优化配方和结构，以提高推进剂的工作效率。

2.3 环境友好原则固体火箭推进剂的设计还需要考虑环境友好性。

在选择化学成分时，需要避免使用对环境有害的物质，减少对大气层和土壤的污染。

3. 高效能固体火箭推进剂设计方法3.1 燃烧特性分析在固体火箭推进剂设计过程中，需要对燃烧特性进行分析。

通过实验和数值模拟等方法，研究推进剂在不同工作条件下的燃烧行为，以确定最佳的化学成分和配方。

3.2 材料选择与工艺优化固体火箭推进剂的材料选择和工艺优化对其性能有着重要影响。

需要选择具有高能量密度、高气密度、高机械强度等特点的材料，并通过优化加工工艺提高其物理性能。

3.3 推进剂结构设计与模拟推进剂结构设计是固体火箭发动机中关键环节之一。

通过模拟计算和实验验证等方法，确定最佳结构参数，并考虑到推进剂在不同状态下可能遇到的应力、温度等因素。

4. 高效能固体火箭推进剂性能评估方法4.1 比冲评估比冲是评估固体火箭推进剂性能的重要指标之一。

通过实验和计算等方法，测量和计算推进剂的比冲值，以评估其工作效率。

4.2 燃烧效率评估燃烧效率是固体火箭推进剂性能的另一个重要指标。

固体推进剂的性能参数及其

2燃烧性能调节（燃速）
• 固体推进剂的燃烧性能是直接影响到火箭发动机弹道性能的重要因素，燃速的高低决定了发动机的工作时间。 • 推进剂燃速受外界压力和温度影响的大小，将直接影响发动机工作性能的稳定性。 • 控制和调节推进剂的燃烧性能对火箭发动机是十分重要的。
• 2.1 双基推进剂及改性双基推进剂燃速的调节 • （1）改变NG的含量和NC的含氮量 • 双基推进剂的燃速随爆热的增加而增大，爆热随硝化甘油的含量、硝化棉含氮量的增加而上升。 • （2）燃速调节剂是改变双基推进剂燃速的主要办法 • 加少量（质量分数为1％～5%）燃速调节剂不改变或较少改变推进剂其它性能，但能大幅度改变推进剂燃速。
N
• 由σp及压力指数可求出πk值，常见推进剂的性能如表5.2所示。
表5.2 某些推进剂的性能
back
推进剂的性能调节
• 1能量性能调节 go • 2燃烧性能调节（燃速）go • 3力学性能调节
• （1）调节双基推进剂硝酸酯和硝化纤维素的用量 • 由纤维素经硝酸酯化获得的硝化纤维素的能量高低与生成硝酸酯基的数目有关，一般用氮的质量分数ω（N)表示其酯化度。 • 提高硝化纤维素中N的质量分数，能够增大推进剂的比冲，双基推进剂使用的硝化纤维素中氮的质量分数一般在12.6％以下，过大不容易被溶剂塑化。
图5.1 不同类型粘合剂的比冲与固体含量的关系 1—聚丁二烯；2—聚氨酯；3一硝基增塑剂一聚氨酯；4-NG一聚氨酯； 5一双基粘合剂
• （4）使用高能燃烧剂是提高复合推进剂能量的重要方法。 • 铝、镁、硼、铍之类金属燃料在燃烧中可释放出很高的热量，对提高推进剂的燃温、比冲和特征速度有重要作用，是固体推进剂所希望使用的一类高能燃烧剂。 • 这些轻金属燃料的能量水平顺序为：Be＞B＞A1＞Mg。 • 由于毒性、消耗氧化剂的数量、密度等原因，在推进剂中应用最广泛的为铝粉，也应用铝镁混合燃料。 • 采用AlH3替代Al的推进剂比冲能显著地增加，但因AlH3的稳定性和化学活性妨碍了它在推进剂中的应用。 back

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

推进剂性能评估及动力学模拟
在航天实践中，推进剂作为飞行器的动力来源起着关键作用。

而推进剂性能评
估和动力学模拟是提高飞行器推进效率和可靠性的重要手段，也是推进剂研究的重要方向之一。

推进剂性能评估是指对推进剂在实际使用环境下的物理、化学、热学特性进行
测试、分析和评价，确认其是否符合设计要求和使用规范的一系列工作。

推进剂性能评估不仅需要考虑推进剂在静态条件下的特性，也需要考虑推进剂在高速飞行时的动态性能。

因此，推进剂性能评估包含静态实验和动态实验两个方面。

静态实验的主要目的是评估推进剂的化学、物理性质以及稳定性等。

一般包括：零点检查、密度测定、黏度测定、闪点测量、燃点测量等。

另外，还需要考虑推进剂在储存、转运、加注、排放等过程中对环境的危险性评估。

通过静态实验评估，可得到推进剂的物化性能数据，为设计飞行器提供依据。

动态实验是指在热场环境下，测试推进剂的热化学特性。

动态实验主要包括热
分解机理分析、气相反应动力学测定、燃烧特性测试、喷射性能测定等。

热分解机理分析可帮助确定推进剂的分解路径，确保推进剂稳定性。

气相反应动力学测定可确定推进剂的燃烧性能和爆炸性能。

燃烧特性测试可以了解推进剂的燃烧过程及特性，改进推进剂燃烧性能。

推进剂动力学模拟则是针对推进剂的运动特性进行分析和预测，为推进剂设计
和工程应用提供参考和依据。

建立推进剂动力学模型需要考虑推进剂的物理特性，利用计算机模拟系统对推进剂的燃烧过程进行模拟，预测推进剂的燃烧性能和工况。

目前，推进剂动力学模拟主要应用于发动机燃烧室和尾焰的流场和热场计算、尾喷管静压计算和喷流抛出角度等方向。

推进剂性能评估和动力学模拟的目的在于，为推进剂的研制提供了理论和实践的保障，提高了飞行器的燃烧效率和安全性。

随着技术的不断进步，推进剂性能评估和动力学模拟将进一步发展，为我国航天技术的快速发展提供支持和保障。