《表3 HAN基液体推进剂点火特性比较》

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《硝酸羟胺基绿色推进剂研究进展》

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热催化点火是当前HAN基液体推进剂的主要点火方式，具有可靠稳定的特点。在推进剂点火前，催化剂床加热到预定温度，在催化剂床的作用下，推进剂中HAN首先发生热催化分解，随后产生的氧化组分与燃料在热量作用下点火燃烧，过程如图3所示。为了探究HAN基液体推进剂的点火特性，研究人员首先从点火温度和点火机理出发对HAN水溶液进行了研究（见表3）。Oommen等[51]发现Ir?Al2O3型催化剂在低温下（低于90℃）对HAN溶液（74%）具有催化活性，可确保在水未完全蒸发时HAN便可以发生热分解从而实现推进剂的点火。为了进一步降低推进剂的起始分解点火温度，任晓光等[52-53]测试了Ir/Si O2型催化剂对于HAN溶液（80%）的催化点火能力，结果表明在催化剂作用下HAN溶液在20.7℃可以发生热催化分解，为实现HAN基液体推进剂常温下点火奠定了基础。Chambreau等[54]对比了雾化后的HAN水溶液分别在Cu靶材和Ir靶材上的点火特性，认为在点火过程中Ir催化剂表面可以稳定自由基型物质。相比Cu靶材，Ir靶材可以增加NO的生成，对HAN基液体推进剂的热催化点火起促进作用。在HAN水溶液的研究基础上，研究人员进一步探究了燃料种类、催化剂的材料和形状等对HAN基液体推进剂点火特性的影响（见表3）。在Ir?Al2O3型催化剂作用下，Wucherer等[8]对含Me OH、HEHN以及GLY等6种燃料的HAN基液体推进剂进行了点火研究，以点火延迟时间作为推进剂点火性能的评价参数，发现以Me OH和HEHN为燃料的液体推进剂具有优异的点火启动性能。Berg等[55]测试了在Ir和Rh两种催化剂作用下咪唑类离子液体燃料（如：1?乙基?3?甲基咪唑硫酸乙酯（[Emim][Et SO4]））与HAN组成的液体推进剂（[Emim][Et SO4]/HAN:41/59）在点火后达到稳定压力的时间，结果表明推进剂在Rh催化剂作用下点火延迟时间较短，说明Rh催化剂可改善推进剂的点火性能。Amrousse等[56]将Ir?Al2O3型催化剂设计成蜂窝状和颗粒状，发现在SHP163的点火过程中，颗粒状催化剂的热催化效果更显著，有效降低推进剂的初始分解温度从而改善推进剂的点火，但反应时间的增加造成催化剂的活性降低，对后续推进剂的多次点火产生不利影响。综合HAN基液体推进剂的热催化分解特性和点火性能研究，可以看出对于特定催化剂材料和推进剂种类，催化剂可以改善推进剂的热分解和点火性能，可为其实际应用提供参考，但是催化剂床的耐热性和通用性值得进一步研究和改善。