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第43卷第2期
火箭推进
Vol 43. N. 2
2017年4月
JOURNAL OF ROCKET PROPUISION
Apr.2017
HAN基绿色推进剂点火技术研究进展
王新强,邓康清,李洪旭,余小波
(湖北航天化学技术研究所,湖北襄阳,44103)
摘要:针对HAN基绿色推进剂普遍存在点火困难的问题,总结了国内外HAN基绿色
推进剂点火技术的研究和应用情况。HAN基液体推进剂的点火方式主要包括催化分解点火
电火花点火、无弧点火、电解点火和激光点火。HAN基凝胶推进剂仍采用传统烟火药方式,
难以实现点火。HAN基固体推进剂采用电极电解点火方式,在电压的控制下实现了点火、燃
烧和熄火可控。分析认为,采用电解方式能够显著提高HAN推进剂的点火效率,是HAN基
推进剂点火技术的发展方向。
关键词:硝酸羟胺;催化点火;电点火;电解点火
中图分类号:V434-34文献标识码:A文章编号:1672-9374(2017)02-0072-05
Research progress on ignition of
Han-based green propellant
WANG Xinqiang, DENG Kangqing, LI Hongxu, YU Xiaobo
(Hubei Institute of Aerospace Chemo-technology, Xiangyang 441003, China
Abstract: The recent research and application of the ignition technology of Han-based green
propellants at home and abroad is reviewed to solve the difficulty commonly existing in ignition of
Han-based green propellants. Several ignition methods of the Han-based liquid propellants includes
catalytic decomposition ignition method, electric spark ignition method, electrolytic ignition method
and laser ignition method. The Han-based jel propellant still uses conventional ignition methods
which is difficult to achieve ignition. The electrolytic ignition method can achieve ignition, combustion
and flameout control of a novel Han-based solid propellant under the condition of voltage control. The
analysis results indicate that the electrolytic ignition method can improve the ignition effectiveness of
Han-based propellant obviously, and is the development direction of Han-based propellants
eywords HAN; catalytic ignition; electrical ignition; electrolytic ignition
收稿日期:2016-10-10;修回日期:2016-10-3
作者简介:王新强(1993-),男,硕土研究生,研究领域为特种推进剂火箭发动机技术
万方数据
第43卷第2期
王新强,等:HAN基绿色推进剂点火技术研究进展
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0引言
解成小分子的N2,H2和NH3的过程,催化剂床
温度较低。而HAN基液体推进剂首先是HAN在
硝酸羟胺( hydroxy lammonium nitrate,催化剂的作用下催化分解成氧化性组分放出热
HAN)一般以水溶液形式存在。HAN基推进剂量,同时,氧化性组分又与燃料进一步发生二次
由于其具有绿色无毒,能量水平高等特征,目前分解燃烧,提高了推进剂的能量,催化床温度高
被作为绿色推进剂的首要选择。传统的HAN基达1200℃以上。
推进剂主要是HAN基液体推进剂叩?。但近年来
最早用于HAN基液体推进剂催化点火的催
国内外学者陆续探索研制了HAN基凝胶推进剂化剂主要是铱、铂贵金属催化剂,但是,点火前
和HAN基固体推进剂,扩展了HAN基推进剂的需要将催化床预热至200℃,较低温度下的点火
应用范围。但HAN基推进剂仍然存在点火和燃延迟期长,甚至无法实现点火。推进剂在催化床
烧困难的技术问题,限制了HAN基发动机的广上积存较多,限制了发动机的启动性能。 Schmidt
泛应用。本文具体介绍了HAN基液体推进剂、以氧化铝为载体的铂族贵金属催化剂,通过改变
HAN基凝胶推进剂和HAN基固体推进剂的点火不同催化剂配比,催化剂点火温度最低为113℃;
技术,指出了电解点火是HAN基推进剂点火方PvTa合金片催化剂点火预热温度为250℃9。催
式的发展方向。
化剂点火启动温度过高,无法实现室温或低温条
1HAN基液体推进剂点火技术
件下的催化点火。实现HAN基液体推进剂催化
分解点火的关键是必须找到一种能在室温条件下
HAN基液体推进剂主要由氧化剂HAN、其催化HAN分解的高活性催化剂。
他燃料和水复配形成的氧燃共存体系,是一种新
任晓光制备了以SiO2为载体的负载型贵金属
型离子液体推进剂,具有蒸汽无毒、冰点低、密催化剂回。用热重法考察了催化剂对80%HAN液
度高、比冲高等特点。典型的HAN基液体推进体推进剂的分解活性。结果表明,rSiO2催化剂
剂主要有:以TEAN为燃料的LP1845和能够在207℃实现催化分解,验证了HAN基液
LP1846,以HEHN为燃料的AF-315系列单元推体推进剂实现室温条件下催化点火的可能性。
进剂。
近年来,在美国空军的主导下, Fokema等
采用传统的烟火药点火方式无法实现HAN研制了一系列高性能的热稳定催化剂和非贵金属
基液体单元推进剂的可靠点火。 Comer采用密闭催化剂?,与传统铱、铂贵金属催化剂相比具有
爆发器研究了HAN基液体推进剂在0.1~-100MPa更低的点火温度。
压力下的点火以及燃烧特性。研究发现:在低
预热温度过高是限制HAN基推进剂催化点
压下,HIAN基液体推进剂只能进行分解燃烧,不火的主要瓶颈之一,因此,降低反应温度,提高
能形成可见的火焰;当环境压力超过26MPa之催化剂活性,是HAN基推进剂催化点火的研究
后,液体推进剂燃烧时会发出明亮的火焰。
方向。2007年, Aerojet.公司和雷声公司在两级
目前,关于HAN基液体推进剂点火方式的空射武器系统 NCADE上采用AF-315E推进剂,
研究主要集中于催化分解点火、电点火和激光点通过催化点火方式进行了飞行验证试验,可提供
火,而电点火主要包括电火花点火、无弧点火和680N的推力。
直流电解点火
12电点火点火方式
催化分解点火<