《表4 快速烤燃响应特征:星型装药固体火箭发动机烤燃特性》

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《星型装药固体火箭发动机烤燃特性》


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固体火箭发动机在快速烤燃情况下,壳体温度匀速上升,在绝热层的作用下热量缓慢而持续地传给推进剂,三者的温差始终随时间增大。以升温速率1.15 K/s工况为例(见图5),推进剂体积较大,有利于外界传入热量在推进剂与绝热层相交壁面堆聚,推进剂外壁面温度曲线(c点和e区域中心点温度)几乎重合,如图5(a)所示,推进剂内部和发动机空腔温度几乎不变,着火时推进剂内部温度仍不超过300 K.根据着火前100 s着火位置组分变化情况(见图5(b)),此过程放热反应速率极小,着火时刻AP(X)含量较高为0.6左右,达到着火温度后AP(X)和分解产物(Z)含量均锐减,说明此时吸热反应和放热反应速率都急剧增大,由于放热量远大于吸热量,着火位置温度骤升,发生着火。快速烤燃情况下推进剂的初始着火出现在z=5.92R剖面上,此剖面位于推进剂的右侧端面,紧邻绝热层。图6为4种快速烤燃工况下推进剂着火时刻剖面温度云图,可以发现随着升温速率的增加,着火区域逐渐扩大,升温速率1.15 K/s和1.45 K/s工况下着火区域均为环状且着火温度也比升温速率0.55 K/s和0.85 K/s工况的高,原因为升温速率越大,着火时刻壳体与绝热层温度越高,有利于着火区域热量的积累,因此着火温度较高。表4为4种快速升温速率下的烤燃响应特征,可以发现随着升温速率的升高,着火延迟期明显缩短,着火时刻壳体壁面与着火点温度均有明显升高,着火位置的轴向坐标(z/R)增加,即向推进剂右侧端面移动。