激光辐射下固体推进剂燃烧特性及规律研究

【摘要】： 本论文研究CO_2激光辐射下SQ-2推进剂和HTPB推进剂的燃烧特性及规律。其主要内容如下: (1)通过对比试验得到了激光辐射对固体推进剂燃速有明显的促进作用。 (2)运用高速摄影的实验手段,对SQ-2推进剂和HTPB推进剂的燃烧过程进行了研究。 (3)研究了激光功率密度和环境压力对燃速的影响,获得了在激光辐射下SQ-2推进剂燃烧特性的一些规律。SQ-2推进剂燃速与激光功率密度的关系由两段斜率不同的直线构成,导致这种折线关系的主要原因是气化蒸发作用及碳化层吸收了部分能量使得激光辐射能到达燃烧表面之前已有部分能量损失,从而形成折点。随着压强的升高,相同激光功率密度下的燃烧速度随之增大,燃速和激光功率密度关系中对应的折点位置也随着压强的增大而向右向上移动,而激光功率密度损失随着压强的增大而减小。 (4) HTPB推进剂在激光辐射下的燃烧较SQ-2推进剂更剧烈,伴有耀眼的火焰,0.3MPa和0.6MPa时燃速与激光功率密度的关系也可用两支相交直线构成的线性方程进行描述,0.1MPa下只得到燃速随激光功率密度增加而增大的线性关系。过于明亮的火焰会遮住药柱的燃烧表面,增大了燃烧表面位置的辨别误差。 (5)建立了激光辐射下固体推进剂燃烧的数学模型,并对燃烧特性参量(q_g,Q_g和σ_p)及反应区凝聚相的化学反应特征量(T_s,x,η,k(T_s))进行了初步的计算分析,得到的结果与实验数据较为吻合,初始参量能否准确输入决定计算结果是否可靠。