氟化钠添加对铝冰推进剂燃烧特性的影响研究.pdf
铝/冰推进剂具有对环境友好、安全性高、成本低等特点,较低的燃速压强指数有效抑制了燃烧的不稳定性,近年来月球,火星发现存在过水的痕迹,未来有机会由铝/冰推进剂为飞船提供动力,并实现氧化剂的就地补给,降低航行成本.然而,由于在燃烧过程中反应产生的氧化物在铝粉表面形成致密的氧化膜,导致反应燃烧速率低.为提升铝/冰推进剂的燃烧性能,最佳方法就是破除铝粉表面致密的氧化膜.本文通过激光点火实验研究氟化钠添加对铝/冰推进剂燃烧特性的影响.对不同氟化钠添加量的样品燃烧过程研究表明,未添加氟化钠的实验样品存在点火困难、燃烧速率低等问题,而添加氟化钠后燃烧速率明显提升.随着氟化钠含量的增加,铝水配比为0.9时,燃烧速率持续升高;铝水配比为1时,在添加3％氟化钠时燃速达到最大,随后燃烧速率略微下降.对比铝水配比0.9和1下的样品燃烧速率,发现铝水配比为0.9的样品燃烧速率普遍低于铝水配比为1的实验样品.将样品的燃烧火焰图像进行分析,未添加氟化钠的实验样品燃烧时,颗粒喷溅较为温和,燃烧亮度较低,而添加氟化钠后,燃料燃烧明显激烈,燃烧亮度明显提高.采用X-射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)技术对实验燃烧产物的组分、形貌进行了分析,发现在铝水配比为1的情况下,未添加氟化钠的的铝/冰燃料燃烧产物为氧化铝,主要呈球形颗粒,而添加3％氟化钠的燃烧产物为氧化铝和少量纳米铝,主要以絮状物为主,夹杂少量块状和球形颗粒.以上实验结果表明,氟化钠促进样品表面氧化膜的分解,加速铝/冰推进剂的反应;添加适当氟化钠可促进铝/冰推进剂燃烧,明显减少燃料表面引燃时间,提高燃烧速率.铝水配比及氟化钠添加量对燃速影响较大,且存在最佳氟化钠添加量0.3％,通过调节铝水配比和氟化钠含量,可以使铝/冰推进剂的燃烧效率最大化.
作者：耿良锐吴玉欣张洁
作者单位：安徽工业大学
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：TQ1V51
关键词：铝/冰推进剂 氟化钠 铝水配比 燃烧特性
在线出版日期：2021年12月28日
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