Y型密闭容腔内高能点火药能量传递机理及结构优化研究

基本信息
批准号:11702032
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:27.00
负责人:王帅
学科分类:
依托单位:北京宇航系统工程研究所
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张志峰,梁晓爱,卢红立,张海军,哈海荣
关键词:
Y型密闭容腔能量传递结构优化高能点火药
结项摘要

High-energy ignition compositions such as Al/KClO4, Zr/KClO4 are widely used in space pyrotechnic devices, in which Y type structure is applied as redundant ignition structure. High-energy ignition compositions can generate pressure rapidly, but the loss of the pressure is also notable, the theoretical description of which is currently missing. In Y type closed bomb, burning, gas flowing, and working happen together. The deviation of ignition time synchronization makes it more difficult to study the mechanism. These factors limit the optimization of Y type ignition structure and the performance enhancement of pyrotechnic devices. Aiming at the energy transfer mechanism and the structure optimization of high-energy ignition compositions in Y type closed bomb, this study will conduct theoretical, experimental and numerical investigations to analyse the burning mechanism and the energy transfer of gas in Y type sturcture, further more, build an interior ballistics analysis model of closed bomb. The distribution of transient pressure will be obtained, theoretical basis of optimal parameter design for Y type ignition structure will also be produced to improve the performance of pyrotechnic devices.

航天火工装置广泛采用铝/高氯酸钾、锆/高氯酸钾等高能点火药作为点火能源,并以Y型结构实现冗余点火。高能点火药具有建立压力环境迅速的特点,但在密闭容腔燃烧时压力迅速下降,目前对其机理缺乏理论描述。Y型点火结构药剂燃烧、燃气流动和做功互相耦合,点火同步性偏差的客观存在更加增加了对其做功机理的认识难度,制约着Y型点火结构的优化和火工装置的性能提升。针对Y型密闭容腔内高能点火药能量传递机理及结构优化问题,本项目将采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,深入分析高能点火药燃烧反应机理和高压燃气在Y型容腔的能量传递特性,进而建立密闭容腔内高能点火药内弹道物理模型,揭示瞬态压力分布规律,最终发展形成Y型点火结构优化分析方法,提高火工装置性能。

项目摘要

航天火工装置广泛采用铝/高氯酸钾、锆/高氯酸钾等高能点火药作为点火能源,并以Y型结构实现冗余点火。高能点火药具有建立压力环境迅速的特点,但在密闭容腔燃烧时压力迅速下降,目前对其机理缺乏理论描述。Y型点火结构药剂燃烧、燃气流动和做功互相耦合,点火同步性偏差的客观存在更加增加了对其做功机理的认识难度,制约着Y型点火结构的优化和火工装置的性能提升。本项目首先通过开展圆柱型和Y型容腔内点火药燃烧的压力测试,获得高能点火药能量输出特性,为内弹道理论建模提供依据。其次,在经典内弹道理论基础上,考虑热散失,建立了描述密闭容腔内点火药能量输出的改进内弹道理论模型,并完成求解,在此基础上,形成基于改进内弹道模型的固定容腔燃气压力计算模块。最后,采用CFD方法对Y型点火结构内燃气流动过程进行研究,揭示做功容腔瞬态压力分布规律,获得了点火方式、点火药量和结构尺寸对燃气压力分布的影响,为火工装置Y型点火结构设计提供指导。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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