添加劑種類(lèi)及添加比例對NDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響

論道|TALK創(chuàng )新之道添加劑種類(lèi)及添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響.凌一洲/文摘要:研究了常壓下9種添加劑對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響，并從中挑選出3種效果較好的添加劑。模擬固體火箭發(fā)動(dòng)機工作時(shí)推進(jìn)劑的燃燒情況，研究了選出的3種添加劑的添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。結果表明，不同添加劑和添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能都有明顯影響，添加5%鎂粉或1%草酸亞鐵的KNDX推進(jìn)劑燃速、溫度和比沖等性能最佳。關(guān)鍵詞:改性KNDX推進(jìn)劑添加劑燃燒性能引言硝酸鉀-葡萄糖復合推進(jìn)劑(KNDX)是由硝酸鉀(KN)和葡萄糖(DX)為主要原料制成的推進(jìn)劑。因為其原料價(jià)廉易得、制作簡(jiǎn)單方便、貯存安全穩定，并且有較完備的推進(jìn)劑性能參數可用于內彈道模擬和火箭設計，所以被廣泛應用。然而KNDX推進(jìn)劑比沖不高，可以通過(guò)添加少量添加劑來(lái)有效調節該推進(jìn)劑的燃燒性能。針對這種情況，本文通過(guò)實(shí)驗測試并分析了各種添加劑和添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。1.實(shí)驗推進(jìn)劑裝人自行設計的燃燒裝置中，模擬發(fā)動(dòng)機工KNDX推進(jìn)劑樣品的制備:將硝酸鉀和葡萄作時(shí)推進(jìn)劑的燃燒情況，測試其燃速、溫度和比沖糖固體分別粉碎并過(guò)篩，按質(zhì)量比65:35稱(chēng)取硝酸等性能數據。鉀和葡萄糖，并混合均勻，再次過(guò)篩，用變色硅膠2.結果與討論干燥推進(jìn)劑，并密封保存。常壓下推進(jìn)劑燃燒實(shí)驗:將碳酸鈣和9種添(1)添加劑種類(lèi)對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的加劑分別添加3%和5%在KNDX推進(jìn)劑中制成20影響。結果表明，添加二茂鐵、 鎂粉、草酸亞鐵、乙種改性KNDX推進(jìn)劑(其中添加碳酸鈣的2種為酸鉛、 升華硫、氧化鐵和氧化銅可以有效地改善推對照組)。將20種改性KNDX推進(jìn)劑和未改性的進(jìn)劑燃燒性能，使推進(jìn)劑在燃燒時(shí)溫度更高、燃速KNDX推進(jìn)劑分別燃燒，測試其燃速、溫度、燃面更快、殘渣更少;添加鋁粉和碳粉對KNDX推進(jìn)劑和殘渣量等數據。的燃燒無(wú)明顯改變;添加碳酸鈣會(huì )降低推進(jìn)劑的定壓強下推進(jìn)劑燃燒實(shí)驗:將草酸亞鐵、二燃燒性能。添加不同種類(lèi)的添加劑，性能改善的情茂鐵和鎂粉3種添加劑分別添加1%、2%、3%、4%況也不同，燃速調節劑(例如草酸鹽、二茂鐵和鉛、和5%在KNDX推進(jìn)劑中制成15種改性KNDX推銅的氧化物及其鹽)主要提高推進(jìn)劑的燃速，金屬進(jìn)劑。將15種改性KNDX推進(jìn)劑和未改性KNDX可 燃劑(例如鎂中國煤化工的燃YHCNMHG92 INOVATION TIME 1 2014.9TALKI論道創(chuàng )新之道溫和比沖。(2)添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。本文測試了不同添加比例的草酸亞鐵、二茂鐵和鎂粉的改性KNDX推進(jìn)劑的燃燒性能。實(shí)驗結果表明，同-種添加劑的添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能影響較大。(3)草酸亞鐵對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。KNDX推進(jìn)劑的性能隨草酸亞鐵添加比例的不同而有不同程度的改變，實(shí)驗數據見(jiàn)表1。結果表明，添加1%時(shí)，發(fā)動(dòng)機模擬裝置性能取得最大改善，隨著(zhù)草酸亞鐵添加比例的增加，發(fā)動(dòng)機平均推力最大推力和推進(jìn)劑比沖都有下降的趨勢。添加1%草酸亞鐵的推進(jìn)劑線(xiàn)性燃速增加了70%以上，在燃燒時(shí)質(zhì)量流量更加穩定，但后期仍有輕微喘燃現象。添加1%草酸亞鐵的KNDX推進(jìn)劑燃燒溫度明顯升高，噴管出口處的氣體溫度從未改性的420C.上升到了620C。表1草酸亞鐵對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響樣品號添加比例 (%)燃速(mm/s)|最大推 力(N)平均推力(N)| 比沖 (N*s/ kg)00.800.0370.03059.2A11.390.1330.086121.2\20.1040.073102.6\31.350.1060.06490.8A41.210.0660.05187.7A51.180.0880.055104.2(4)二茂鐵對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。實(shí)驗數據見(jiàn)表2。結果表明:在常壓下添加二茂鐵對KNDX推進(jìn)劑產(chǎn)生了良好的燃速調節效果，但在模擬發(fā)動(dòng)機工作的較高壓強下，添加二茂鐵的效果并不理想，有明顯的喘燃現象。發(fā)動(dòng)機模擬裝置的各項性能隨二茂鐵添加比例的增加而有所改善，在所測的5種添加比例中，添加5%的KNDX推進(jìn)劑取得了最好的效果，但相對于其他添加劑仍不理想。添加5%二茂鐵后，推進(jìn)劑線(xiàn)性燃速增加了60%以上，發(fā)動(dòng)機推力和推進(jìn)劑比沖都隨著(zhù)二茂鐵添加比例的增加有相對較大的改善。表2二茂鐵對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響樣品號添 加比例(%)燃速(mm/s)最大推力(N)|平 均推力(N) |比沖(N*s/kg)310.0410.02758.2320.830.0530.02862.43331.000.0620.04284.93440.0560.04782.0350.0670.05288.4中國煤化工TYHCNMHG創(chuàng )新時(shí)代12014.9 93論道TALK創(chuàng )新之道(5)鎂粉對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響。實(shí)驗數據見(jiàn)表3。結果表明:改性KNDX推進(jìn)劑各方面的性能都隨著(zhù)鎂粉添加比例的增加而穩步提高。在1%-5%的添加比例范圍內，鎂粉的添加比例越大，對KNDX推進(jìn)劑的改善效果就越明顯。當添加5%鎂粉后，發(fā)動(dòng)機質(zhì)量流量和推力明顯穩定，幾平?jīng)]有喘燃現象，線(xiàn)性燃速增加了一倍多。因為鎂粉燃燒放熱量大，能量輸出高"，推進(jìn)劑燃燒溫度和亮度有了大幅度的提高，所以添加鎂粉可以為火箭發(fā)動(dòng)機提供閃亮的尾焰。但隨著(zhù)燃氣溫度的增高，所需防熱層也越厚2,在本文實(shí)驗中，發(fā)動(dòng)機模擬裝置的燃燒室會(huì )因高溫而受損。表3鎂粉對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能的影響樣品號添加比例(%)|燃速 (mm/s)最 大推力(N)|平均推力(N) 比沖(N*s/kg)00.800.0370.03059.2C11.380.0470.03960.6:21.540.0570.05472.6231.670.0530.04873.1;41.740.0630.05883.6)51.820.0660.06187.53.結論(1)不同的添加劑和不同的添加比例對KNDX推進(jìn)劑燃燒性能有較大影響，并與燃燒環(huán)境壓強的大小有關(guān)。(2)在常壓開(kāi)放環(huán)境下，添加比例為3%或5%的添加劑對KNDX推進(jìn)劑的改善效果為:二茂鐵>鎂粉>草酸亞鐵>乙酸鉛>升華硫>氧化鐵>氧化銅>鋁粉>碳粉>不添加>碳酸鈣。二茂鐵、鎂粉和草酸亞鐵對KNDX推進(jìn)劑燃速、溫度、燃面和殘渣量有較大改善。(3)在發(fā)動(dòng)機模擬裝置工作的一定壓強下，添加劑對KNDX推進(jìn)劑的改善效果為:5%鎂粉>1%草酸亞鐵>5%二茂鐵>不添加。參考文獻:[1] 潘功配.高等煙火學(xué)[M].哈爾濱工程大學(xué)出版社，2007.63-64[2] 方蘭,馮祖鉞，付全如，等.探空火箭設計[M].宇航出版社， 1993.298-299[3] 陸殿林，樊學(xué)忠，孫玉坤，等.XXLDB推進(jìn)劑燃燒性能研究[J].火炸藥學(xué)報，2001,(4):50-51 新(本文作者為江蘇省南菁高級中學(xué)在讀學(xué)生，業(yè)余火箭愛(ài)好者)中國煤化工MHCNMHG34 INNOVATION TIME 1 2014.9