【摘 要】
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本文从新型绿色单组元推进剂NOFBX的安全性角度出发,使用氧弹量热仪和恒温量热仪研究了5种推进剂配方的能量特性;使用高速录像和压力测试系统研究了不同配方的燃爆特性;使用最小点火能量测试装置和绝热量热仪研究了2种配方的感度特性;最后设计发动机试车实验探究了NOFBX的应用可行性。对NOFBX燃爆能量的研究结果:利用盖斯定律对CO2质量占比为0%、2.44%、3.38%、9.09%和33.33%的混合
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本文从新型绿色单组元推进剂NOFBX的安全性角度出发,使用氧弹量热仪和恒温量热仪研究了5种推进剂配方的能量特性;使用高速录像和压力测试系统研究了不同配方的燃爆特性;使用最小点火能量测试装置和绝热量热仪研究了2种配方的感度特性;最后设计发动机试车实验探究了NOFBX的应用可行性。对NOFBX燃爆能量的研究结果:利用盖斯定律对CO2质量占比为0%、2.44%、3.38%、9.09%和33.33%的混合气体的反应热值进行计算,得到的结果分别为6496.85k J/kg、6260.99k J/kg、6171.38k J/kg、5646.07k J/kg和3705.24k J/kg。对比理论计算和两种量热仪器实测的反应热值,分别计算NOFBX在两种量热仪中的燃烧效率。结果表明,三种方法得到的反应热值结果基本一致,恒温量热仪中混合气体的燃烧效率要高于氧弹量热仪,平均燃烧效率可以达到96%以上。对NOFBX燃爆特性的研究结果:实验测得5种配方混合气体稳定火焰传播速度在2200m/s左右;配方中CO2含量在0%~9.09%时,其稳定的冲击波压力均值在3.5MPa~4MPa之间;利用C-J理论预测的爆速为2340m/s~2439m/s;实验测得冲击波平均速度在2137m/s~2341m/s。实验结果表明,少量CO2的加入不会影响混合气体稳定的火焰速度和冲击波压力;CO2含量在0%~9.09%时实测爆速与理论值基本一致;CO2的加入会对配方能量和冲击波的压力、速度产生较强的削弱作用,即可以通过在NOFBX配方中加入CO2,提高配方的安全性。最小点火能量研究结果显示:CO2含量为0%和2.44%的混合气体的最小点火能量都在0.25m J~0.5m J;混合气体临界反应温度的研究结果表明:不含CO2的样品在135℃时出现放热现象,加入2.44%的CO2后样品的起始反应温度升至180℃。表明随着配方中CO2的加入,会显著提升NOFBX配方的热稳定性,与上述的试验规律一致。发动机第一次试车结果:在打开电磁阀的瞬间,燃料储罐发生了爆炸,本文从电磁阀的结构和原理入手,分析了试车事故的原因;更换电磁阀之后,第二次试车实验取得了成功。
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