初溫影響燃速的現(xiàn)象
初溫變化對(duì)燃速的影響將直接改變?nèi)紵覊簭?qiáng)及其隨時(shí)間的變化, 導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作特性發(fā)生變化, 這是固體火箭推進(jìn)劑的固有缺點(diǎn)。 通常, 裝藥初溫升高時(shí)燃速增大, 燃燒室壓強(qiáng)升高、 推力增加、 燃燒時(shí)間縮短; 裝藥初溫降低時(shí)燃速減小, 燃燒室壓強(qiáng)下降、 推力減小、燃燒時(shí)間變長(zhǎng)。 如圖3-28和圖3-29所示。 燃速變化雖然對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)總沖沒(méi)有太大影響, 但比沖會(huì)發(fā)生一定的改變。 此外, 如果裝藥由于非對(duì)稱(chēng)受熱導(dǎo)致初溫分布不均勻, 則不同部位的燃速或燃速變化量不一致, 還有可能導(dǎo)致輕微的推力偏心。 因此, 在發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火前通常需要將其在特定恒溫環(huán)境中保溫足夠長(zhǎng)時(shí)間, 以保證推進(jìn)劑裝藥均勻地達(dá)到預(yù)定的溫度。
圖3-28 不同初溫時(shí)的推力-時(shí)間曲線(xiàn)
圖3-29 推力和燃燒時(shí)間隨初溫的變化
從推進(jìn)劑的燃燒機(jī)理看, 初溫升高時(shí), 相當(dāng)于增加了固相中的熱能, 在相同的反饋熱流作用下提高了表面反應(yīng)區(qū)中的溫度, 使固相熱分解加快, 導(dǎo)致燃速增加。 這樣的影響過(guò)程與壓強(qiáng)的高低也有關(guān)系, 如圖3-30所示。 就雙基推進(jìn)劑而言, 隨著壓強(qiáng)的升高, 氣相反應(yīng)加快, 燃?xì)鉁囟壬撸?同時(shí)高溫氣相區(qū)更接近燃燒表面, 使流向固相的熱反饋增大, 從而削弱初溫的影響。
圖3-30 不同初溫時(shí)燃速隨壓強(qiáng)的變化 (n=0.5)
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