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Agency for Defense Development最新研究:固体火箭环境中氧化铝膜诱发内绝缘烧蚀的测量

论论资讯 | 2023-01-01 3热度

Defence Technology

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Measurement of alumina film induced ablation of internal insulator in solid rocket environment

Bae J.-Y.; Hwang I.S.; Kang Y.

Published:2023-01-01
DOI:10.1016/j.dt.2023.03.007

研究背景

固体火箭发动机是一种重要的推进系统,但其内部绝缘层的烧蚀问题一直是制约其性能和寿命的重要因素。因此,需要对绝缘层的烧蚀进行深入研究,以提高固体火箭发动机的性能和寿命。

研究内容

本研究主要探究了不同侧向膜速度的氧化铝膜沉积引起的内部绝缘层烧蚀问题。通过在一个小型实验固体火箭发动机上进行15次静态点火试验,分别使用6种不同的射流速度(V<sub>jet</sub> = 100 m/s, 150 m/s, 200 m/s, 268 m/s, 330 m/s, and 450 m/s)来间接影响氧化铝液滴的沉积速率和侧向膜速度。使用坐标测量机测量测试后的样品厚度差来推断烧蚀速度,使用两相流模拟获得液滴沉积质量通量和壁面射流速度。研究结果表明,当烧蚀速度从2.05 mm/s增加到9.98 mm/s时,烧蚀速度与氧化铝质量通量的比值从1.07×10<sup>−4</sup> m<sup>3</sup>/kg减少到0.49×10<sup>−4</sup> m<sup>3</sup>/kg,原因是由于氧化铝-碳反应的效率降低,导致膜的停留时间缩短。此外,研究还发现,在射流直径0.8倍范围内,每个射流速度下的烧蚀速度与入射氧化铝质量的比值都是相似的。

研究意义

本研究通过对固体火箭发动机内部绝缘层的烧蚀问题进行深入研究,探究了氧化铝膜沉积引起的烧蚀速度与侧向膜速度之间的关系,为固体火箭发动机的性能和寿命提供了理论依据。此外,研究结果还可以为固体火箭发动机的设计和优化提供参考。

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