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阻燃剂熄火

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:将阻燃剂注入燃烧室可以实现发动机的强迫熄火, 阻燃剂可以是液体 (如水)、 固体粉末 或气体 (如氮气)。为了提高熄火的快速性, 同时尽可能减少阻燃剂的消耗量, 在选择阻燃剂时要求其具有较大的热容和汽化热。盐粉的隔热和吸热作用, 使正常燃烧的条件遭到破坏, 导致推进剂熄火。双基推进剂固体火箭发动机发生不完全燃烧时有哪些现象?

将阻燃剂注入燃烧室可以实现发动机的强迫熄火, 阻燃剂可以是液体 (如水)、 固体粉末 (如碳酸氢铵) 或气体 (如氮气)。 阻燃剂的升温、 汽化需要吸收热量, 使燃气的温度降低, 阻燃剂产生的气体隔离了高温燃气的传热, 这些因素均导致反馈热流的大幅度减小, 使推进剂装药燃烧表面的温度和化学反应速度迅速降低, 最终导致燃烧室压强下降而熄火。 为了提高熄火的快速性, 同时尽可能减少阻燃剂的消耗量, 在选择阻燃剂时要求其具有较大的热容和汽化热。

1. 喷水熄火

向正在燃烧的推进剂表面喷水时, 由于水受热蒸发吸收热量降低了表面及其附近区域的温度, 使化学反应速度迅速减小, 最终导致燃烧室压强下降而熄火。

实验表明, 存在一个最短喷水时间, 短于该时间就不可能熄火。 不同研究者得到的最短喷水时间差别很大,变化范围为0.1~0.6s。熄火延迟时间Δtj比降压熄火时间长2~4倍,所需喷水量为

mj=2mg+αAb(4-17)

式中,mg为燃烧室内的燃气质量;α为经验常数;Ab为燃烧面积。

喷水质量mj和熄火延迟时间Δtj取决于喷水质量流率和喷水时间。法国航空和宇航研究局的实验表明, 当喷水质量流率足够大时, 仅需1ms喷水时间即可获得完全熄火。

2. 喷盐粉熄火

喷盐粉熄火的机理是, 当盐粉喷撒在燃烧表面上时, 首先由于表面被盐粉覆盖, 阻碍了火焰对表面的传热, 使表面温度降低、 热分解和气化速度减慢; 其次, 盐粉自身的热分解吸收了燃烧反应区的热量。 盐粉的隔热和吸热作用, 使正常燃烧的条件遭到破坏, 导致推进剂熄火。

思 考 题

1. 何谓固体推进剂的稳态燃烧和非稳态燃烧? 何谓正常燃烧和不稳定燃烧? 稳态燃烧与正常燃烧、 非稳态燃烧与不稳定燃烧有何关系?

2. 简述固体火箭发动机不稳定燃烧的最显著特征与可能带来的后果。

3.L是一种特征长度,它是如何定义的?L不稳定燃烧通常发生在什么条件下?

4. 简述古典声腔理论的瑞利准则。

5. 将固体火箭发动机的燃烧室视为自激声振系统时, 压强振荡能否维持与发展取决于哪些因素?

6. 简述声不稳定燃烧产生的原因、 特点和基本规律, 抑制或防止声不稳定燃烧的经验措施有哪些?

7. 非声不稳定燃烧是如何产生的? 有什么特点? 举出实例。

8. 线性不稳定燃烧有什么特点? 对燃烧室压强、 发动机推力以及对平均压强、 平均推力的影响如何?

9. 简述推进剂临界压强的物理意义和主要影响因素。

10. 双基推进剂临界压强和复合推进剂临界压强的数值一般是多少? 为什么需要在低温下检验发动机能否稳定燃烧?

11. 推进剂不完全燃烧是如何产生的? 双基推进剂固体火箭发动机发生不完全燃烧时有哪些现象? 增加点火药量和提高点火药能量能否消除不完全燃烧? 怎样防止不完全燃烧?

12. 简述非线性不稳定燃烧与线性不稳定燃烧的区别。

13. 何谓固体火箭发动机不稳定燃烧的曲线辨识?

14. 固体火箭发动机压强曲线出现异常是否一定意味着不稳定燃烧? 为什么?

15. 简述固体火箭发动机对点火装置的主要要求。

16. 为什么说点火装置是固体火箭发动机最容易发生故障的部件?

17. 简述固体火箭发动机点火装置的主要组成和点火药类型。

18. 概述固体火箭发动机点火过程的三个阶段。

19. 大型固体火箭发动机的点火为什么一般采用点火发动机点火的方式?

20. 何谓发动机的点火延迟时间? 它都由哪几部分时间组成?

21.在工程上,点火延迟时间tid一般是如何定义的,它对火箭的性能有哪些影响?

22. 概述影响固体火箭发动机点火性能的主要因素。

23. 简述固体火箭发动机推力终止的方法。

24. 选择了点火药之后, 如何通过调整点火药量改善点火性能? 需要注意什么问题?

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