铝冰燃料研究历程铝冰推进剂的相关概念及其应用研究自上世纪60年代才明确提出，其相关研究覆盖了铝冰推进剂推力系统的测试装置、铝冰推进剂的点火方式、铝冰推进剂的燃烧产物和相关添加剂成分等领域。76959

在1977年的时候，Gorbunov等对金属铝与水的燃烧反应进行了探究，并对其燃烧反应的程度进行了分析。通过实验数据可以看出铝水混合燃料的燃烧性能与铝粉被氧化的难易程度相关，而燃料中金属和水的比例决定了铝被氧化的程度；1985年时，Kol等运用设计的相关实验装备研究了铝在水蒸气中的燃烧，通过多组实验测出铝水混合燃料中排出的微粒温度为3360191K；1996年时，Lee利用特制的装置引发铝水反应燃烧，并对其相关燃烧参数进行分析。通过其实验数据可以得出整体反应的能量效率可以通过铝水反应释放的化学能与输入的电能间的比值计算得到；Foote等运用特定设备测出了铝/水基燃料的辐射强度、燃烧温度、燃烧残渣微粒的组成及尺寸分布。对比相关参数实验计算数据可以看出铝粉在水蒸气中的燃烧温度为2500K，而在Ar/O2混合气体中的燃烧温度为2900K；1999年时，Ivanov等研究了超细分散铝粉在50至75℃温度区间内的水中的氧化过程，并实时检测了气体产物[5]。研究表明铝的超细分散粉末能够积极地由水及相应的形成氧化物的氢氧化物相中和所释放的氢适度加热氧化。在温度数值高于75℃时氧化就像一个堕落的热爆，并确定了铝的超细分散粉末的氧化宏观动力学参数；同年Risha等研究了纳米铝粉和水的燃烧反应，并且第一次在没有任何添加剂下完成了纳米铝粉和水的点火燃烧，同时测量了铝/水燃料的燃速和压力指数，得到了粒子氧化层厚度和尺寸、压强与燃速的线性关系[6][7]。在Risha的实验中所取压强范围为0。1-4。202Mpa，颗粒的粒径在38-13002纳米之间，整体混合当量比从0。5取至1。25。经研究测得在所研究的最高压力下，线性燃烧速度为8。602±20。402cm/s并且在室温下压力指数为0。47，同时该实验数据是基于独立的整体混合当量比为所有所考虑的情况下所得到的数据；在2006年时，Pivkina A N等人[8]通过机械活化制备超细高氯酸铵粉末和纳米铝粉末并使用电子和原子力显微镜对其进行热分析调查，实验表明纳米级铝粉颗粒的氧化活性比微米级粒子的氧化活性低，但高温分解高氯酸铵的性能远高于微米级的粒子；2007年时，Evgeny等研究了在1atm氩气作用下的金属丝点燃样品，并检测了气相生成组分，同时记录整理了燃烧室内压强的变化。除此之外还利用NaBH4在水的作用下水解产生大量氢气的特性，将其作为铝水燃料的成分。论文网

2  国内外相关研究进展

(1) 国外相关研究进展

自20世纪40年代开始美国就开始了其对铝水反应的研究。中途一段时间的停滞以后，于60年代初期继续进行研究。相关实验研究[9][10]的主要研究方向在铝水反应的启动条件、燃烧器的传热和铝水的反应速度等方面。其中铝水反应的启动方式主要有两种：一种是采用电火药引燃，另一种是靠电脉冲的能量点燃。但燃烧器传热方式和铝水反应机理的相关研究数据并未公布出来。

就当前研究情况来看，美国宾夕法尼亚大学的主要研究方向为铝水推进系统。通过相关资料可以看出其已经设计出漩涡燃烧器，并对此推进系统进行了大量的试验。试验结果证明了铝水推进系统的优良性能。美国通过研究认为，铝水推进系统极其适用于水下喷射推进。是长航程、超高速、超空泡水中兵器的理想推进系统，同时在水下相比于固体火箭发动机具有更好的性能。参考美国宾夕法尼亚大学的试验数据可以看出漩涡燃烧器应用于水下推进时，其性能预期可达到当前最好的固体火箭发动机推力的4倍或者是更高。