含硼推進劑固沖發動機補燃室內凝聚相燃燒產物特性試驗研究①

王云霞，劉 宇，陳林泉，王增輝，張勝勇

(1.中國航天科技集團公司四院四十一所，西安 710025;2.西安交通大學 材料科學與工程學院，西安 710048)

0 引言

隨著沖壓發動機技術的發展，固體貧氧推進劑應運而生。為適應新一代導彈技術的要求，固體火箭沖壓發動機用貧氧推進劑將向高能化方向發展［1］。硼以其高的質量熱值和容積熱值被認為是固體貧氧推進劑的最佳燃料。由于硼粒子的燃燒效率低，固沖補燃室充斥著大量硼及其氧化物等凝聚相粒子，在補燃室的二次摻混燃燒過程中，顆粒的大小和成分對二次燃燒效率影響較大，這直接影響著發動機效率的提高，另外，兩相流損失與燃氣中凝聚相產物的濃度和顆粒的大小有直接關系［2］。因此，研究凝聚相產物的理化特性與粒度分布規律對研究硼顆粒的點火燃燒特性、提高硼的燃燒效率具有重要意義。

目前，國內外學者針對固體火箭發動機、固體燃料沖壓發動機及超燃沖壓發動機中的燃氣采集已經開展了大量的研究工作［3－9］，本文提出了一種固沖發動機補燃室內凝聚相燃燒產物的取樣方法，并設計了取樣裝置，對含硼推進劑固沖發動機中間燃燒產物的采集與分析進行深入研究，通過地面直連式試驗收集凝聚相燃燒產物，分析了發動機補燃室長度、補燃室徑向位置對燃燒產物特性的影響。

1 試驗系統及試驗方案

1.1 試驗系統

針對固沖發動機補燃室高溫環境特征和補燃室結構特點，設計了圖1所示的水冷探針取樣裝置，并用該裝置收集發動機補燃室凝聚相燃燒產物，研究高溫下補燃室燃氣凝相組分的特性。……