СОСТАВ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРВИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ ТОПЛИВ НА ОСНОВЕ БОРА
Цз.-Чж. Лю1, Д.-Л. Лян1, Цз.-У. Сяо2, Б.-Х. Чэнь1, Я. В. Чжан1, Цз.-Х. Чжоу1, К.-Ф. Цэнь1
1Чжэцзянский университет, 310027 Ханчжоу, Китай
jzliu@zju.edu.cn
2Институт химических технологий для аэрокосмических приложений, 441003 Сянъян, Китай
Ключевые слова: топлива на основе бора, первичные продукты горения, анализ состава, микроморфология, размер частиц, B-based propellant, primary combustion products, composition analysis, micro-morphology, particle size
Страницы: 64-74
Аннотация
Первичные продукты горения топлив на основе бора - это продукты неполного сгорания на выходе из газогенератора твердотопливного ракетного двигателя. Изучение их состава позволяет получить важную информацию о процессе на первой стадии горения, а также лучше понять процессы, протекающие на второй стадии. С помощью лазерного анализатора проведен анализ размеров частиц первичных продуктов горения. Методами дифракции рентгеновских лучей, рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, термогравиметрии и дифференциальной сканирующей калориметрии выполнен качественный анализ состава образца, а затем на основе этих результатов проведен полный количественный анализ состава с применением методов нагрева в трубчатой печи, ионной хроматографии, инфракрасной спектроскопии, хромато-масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Кроме того, для анализа микроморфологии и распределения различных компонентов в образце применялась сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектрометрия. Основными компонентами первичных продуктов горения являются B, C, BmCn, H3BO3, B2O3, BN, Mg, MgCl2, NH4Cl. Наибольшее содержание имеют BmCn (22-24 %), H3BO3 (20 %) и B (16.8 %). Основными горючими компонентами с наибольшим содержанием являются BmCn, B, C (9.8-11.8 %). Окислитель NH4ClO4 полностью был израсходован на первой стадии горения, в то время как металлическая добавка (Mg) практически не вступала в реакции. Исследованы микроморфология и распределение BmCn, H3BO3 (или B2O3), B, Mg и C в образце. Обнаружено, что некоторые компоненты в образце первичных продуктов горения находятся как в агломерированном состоянии, так и в диспергированном. Крупные частицы в образце состояли преимущественно из B и Mg, а частицы BmCn, H3BO3 (или B2O3) и C были более мелкого размера. В целом полнота сгорания топлива на первой стадии горения низка. Таким образом, для улучшения характеристик топлив на основе бора необходимо более детально представлять процессы на второй стадии горения.
DOI: 10.15372/FGV20170109 |
