冷壁效應作用下的含能材料燃燒特性研究

《冷壁效應作用下的含能材料燃燒特性研究》是依託南京理工大學，由鄭文芳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：冷壁效應作用下的含能材料燃燒特性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄭文芳
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

冷壁效應作用下的燃燒是含能材料套用過程中所需的一種燃燒方式。針對強冷壁效應作用下的含能材料燃燒不穩定現象，項目以NC+NG雙基體系含能材料為基礎，採用定容燃燒試驗和恆壓燃燒試驗，結合儀器分析技術，研究壁面材料特性與含能材料燃燒特徵之間的關係，重點研究冷壁效應作用下的含能材料燃燒火焰區結構和反應過程特徵參數，弄清該效應下含能材料燃燒反應的主導區，以主導區為基礎開展冷壁效應作用下的含能材料燃燒過程與機制研究，構建冷壁效應作用下含能材料燃燒穩定性評價依據，建立冷壁效應作用下含能材料穩定性預估的數學模型，實現對冷壁效應作用下的含能材料燃燒穩定性的預估。項目研究成果預計可揭示冷壁效應引起的含能材料不穩燃燒現象形成原因、機理並獲得可能的問題解決技術途徑，既是對含能材料燃燒機理的完善，更可為含能材料在推進與發射過程中的穩定燃燒提供實驗和理論指導。

結題摘要

強冷壁效應作用下易造成含能材料不穩定燃燒，導致推進器的彈道性能不穩定和引起發射裝藥的不潔淨燃燒等有害燃燒現象出現。項目以NC+NG雙基體系含能材料為基礎，主要從壁面材料特性與含能材料燃燒特徵之間的關係研究，冷壁效應作用下的含能材料燃燒反應主導區研究，冷壁效應作用下含能材料燃燒過程與機制研究等三個方面研究了冷壁效應作用下的含能材料燃燒特性。首先，通過常壓燃燒和定容燃燒實驗獲得了壁面材料特性與含能材料燃燒特徵參數間的關係，發現壁面基體材料形成的冷壁效應作用會對含能材料的燃燒反應過程有著顯著的影響：隨著基體材料導熱係數提高，含能材料燃燒速率逐漸變慢，燃燒時間相應延長，燃燒反應過程也越不穩定，導致含能材料燃燒熄滅而形成殘藥。其次，採用紅外光譜、氣相色譜、熱紅外成像等分析手段對壁面基體作用下的含能材料燃燒氣相與凝聚相產物的分析與研究，弄清了凝聚相反應區是強冷壁效應作用下的含能材料燃燒反應主導區。最後，深入分析含能材料燃燒特徵參數，得到了冷壁效應作用區間厚度和臨界燃燒區間厚度這兩個燃燒特徵參數變化規律，並利用該規律作為穩定燃燒判據，結合定容燃燒方程組構建理論計算模型初步實現冷壁效應作用下的含能材料燃燒狀態預估。項目研究工作一方面是對含能材料燃燒的一些補充，可為相關研究提供借鑑；另一方面項目獲得的冷壁效應作用下的含能材料燃燒特徵參數及其演變規律，對解決套用中因冷壁效應作用而導致的燃燒不穩定難題，可提供理論支撐和實驗依據。