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菜单ISSN: 2321 - 6212
ISSN: 2321 - 6212
化学工程学院、军事技术学院、Kobry Elkoba,埃及开罗
收到的日期:17/09/2018;接受日期:09/10/2018;发布日期:16/10/2018
DOI: 10.4172 / 2321 - 6212.1000232
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太阳耀斑是精力充沛的材料,这能产生热签名可以干扰红外制导导弹。耀斑热签名应该类似于飞机但强度较高;这个签名取决于放热反应以及燃烧的化学性质的产品。铝是最常见的活性金属燃料使用的能量系统,它可以提供高热量输出(32000 J / g)以及优良的化学稳定性。在这项研究中,不同的耀斑配方基于铝作为燃料,氟碳聚合物(聚四氟乙烯)作为氧化剂,和氟橡胶粘结剂(燃料比例从40:70 wt %)是由造粒和随后的紧迫。开发配方的光谱性能评估飞机喷气发动机的热特征使用(FT-MIR 2 - 6μm)分光光度计。喷气发动机的热特征是具有两个特征峰α(2 - 3μm)和β(3 - 5μm)乐队;这个签名是热喷嘴与黑体发射的690°C。发达耀斑提供热特征相似,但是更高的强度。铝/聚四氟乙烯/氟橡胶(ATV)耀斑,以50 wt %,提供增加乐队α和β的强度分别为6和1.5倍。 The developed ATV flare offered characteristic intensity ratio Æ (Iα/Iβ) (the main spectral parameter) of 0.73; this value was found to be in good accordance with literature. Quantification of infrared emitting species as well as combustion temperature was conducted using the ICT thermodynamic code. ATV flare (50 wt% Al) offered the highest percentage (78.1 wt%) of AlF the main IR emitting species as well as 12.1 wt% of C soot which is an ideal black body emitter. This is manuscript would open the route for the development of flares with tailored spectral performance.
诱饵耀斑,ATV、红外光谱、热签名
红外制导导弹代表军事飞机的主要威胁;他们导致了90%的伤害1]。红外搜索者可以检测红外辐射;随后它可以识别飞机作为一个潜在的目标2,3]。飞机热生成签名通过几个组件包括:金属皮肤、喷气发动机、排气。飞机机身发出8 - 10μm之间,由于太阳辐射或空气摩擦。排放的范围在3 - 5μm是造成热废气(H2O,有限公司有限公司2)。热喷气发动机排放的2 - 2.5μm(图1)(2]。
图1:飞机的主要红外辐射源。
热寻导弹搜索核辐射从飞机α(2 - 3μm)和β(4 - 5μm)乐队相对强度定量4]。诱饵弹的主要对策技术,可以用来保护飞机免受热探测器(5]。
标准耀斑主要由镁(燃料)、聚四氟乙烯(氧化剂)和氟橡胶(粘结剂);它们通常被称为MTV耀斑(2,6]。如今,铝的燃料是对不同配方由于其高温烟火输出(32000 J / g)和高的化学稳定性7- - - - - -10]。虽然铝金属燃料可以开发一个保护性的氧化层提供扩展存储时间不失去反应(图2);镁燃料缺乏化学稳定。Mg是容易受到酸的形成和湿度毫克(哦)2反应性的损失(11]。
图2:铝粒子有保护性的氧化层2O3。
铝可以作为高能量密度材料;它已经广泛应用在不同的能量系统12]。直接增加整体释放能量的方法,可以通过结合活性金属燃料(即Al)能量系统(13- - - - - -15]。铝反应不仅与自由氧化元素(氧/氟)可以从氧化剂;而且它可以反应惰性气体添加大量的热量输出(16]。
2 al(年代)+ 3/2 O2→艾尔2O3(年代)+ 1700焦每摩尔(1)
2 al(年代)+ 3公司(g)→艾尔2O3+ 3 c + 1251焦每摩尔(2)
2 al(年代)+ 3 h2O (g)→2O3(年代)+ 3 h2 (g)+ 866焦每摩尔(3)
2 al(年代)+ 3公司2 (g)→艾尔2O3+ 3 co + 741焦每摩尔(4)
2 al(年代)+ N2(g)→2 aln + 346焦每摩尔(5)
这些组反应ouptput可以提供大量热量。此外,铝可以找到广泛应用在铝热剂反应。铝热剂铝/铁组成的粒子2O3,Sr(不3)2与精力充沛的粘结剂,结合开发所谓的“pyro-organic”耀斑配方;这个火炬展示了一个有前途的相对强度比(ɵ)在动态条件下(17]。
相对强度比(θ)被定义为α乐队的平均强度的比值(2 - 3μm)的平均强度β乐队(3 - 5μm) (Eqn。(6))。
ɵ=我α/我β(6)
对红外发射耀斑,重要的是提供不仅热特征类似于飞机,而且相对强度比应与飞机。因此有效发展诱饵弹的主要参数包括:
•高发射率值。
•高燃烧温度。
•θ值位于0.5 - -0.8之间。
对于飞机,θ值在0.7;最近的诱饵耀斑提供θ值1.3 - -1.4的2,4]。本研究致力于小说诱饵弹的有效发展,可以提供高发射率,燃烧温度高,Ɵ值相似的飞机。耀斑的特点可能是一个有效的对策对红外导弹攻击。诱饵弹的发展与控制辐射强度需要应用物理和化学手段(1,18- - - - - -28]。
研究研究铝/聚四氟乙烯/氟橡胶混合物仅限于燃烧温度和燃烧率没有报道[热签名信息29日,30.]。在这项研究中,喷气发动机的热签名(喷气猫p200 sx)用(FT-MIR 1 - 6μm)分光光度计测量。这个发动机的特征强度比率计算。ATV耀斑不同燃料比例和按所需的尺寸。发达耀斑的光谱性能测量和喷气发动机相比,热签名。量化的燃烧温度和主要放射活性物种(c烟尘(近理想发射器),阿尔夫(分子发射器)和Al(热源))的燃烧火焰进行了使用ICT热力学代码(在德国化学技术研究所,2008年处女)。ATV耀斑与50 wt % Al提供更高强度α乐队(2 - 3μm)和αβ乐队乐队(2 - 3μm)分别由6和1.5倍。本研究的主要结果是,这部小说耀斑Ɵ值为0.73。
喷气发动机喷管的热特征
喷气发动机喷管热签名(喷气猫P200 SX涡轮与重型起动机)用(FT-MIR 2 - 6)分光光度计测量(图3)。
图3:喷气发动机喷管的热特征测量示意图。
诱饵弹配方
化学品和材料:耀斑制造的主要成分包括氧化剂、金属燃料,和粘合剂。聚四氟乙烯可以作为氧化剂;氟橡胶可以作为塑化剂和粘合剂。表1汇总列表在这项研究中使用的化学物质。
表1:不同的使用功能和结构的化学物质。
| 化学物质 | 函数 | 函数 | 年级 | 供应商 |
|---|---|---|---|---|
| 聚四氟乙烯 | 氧化剂 |  |
n = 20000细粉 | α |
| 铝 | 燃料 | 艾尔 | 细粉 | α |
| 氟橡胶的 | 粘结剂 |  |
1.85克/厘米³氟:65% | α |
一个有效的研究,开发ATV耀斑与光谱性能进行改善。本研究主要包括以下步骤:
●燃料比例范围(40:70)wt %
●氧化剂比例范围(25:55)wt %
●粘结剂比例5 wt %
表2总结了不同调查ATV的化学成分配方。
表2:化学成分的发达的诱饵弹。
| 配方 | 艾尔 | 聚四氟乙烯 | 氟橡胶的 |
|---|---|---|---|
| wt % | wt % | wt % | |
| F1 | 40 | 55 | 5 |
| F2 | 45 | 50 | 5 |
| F3 | 50 | 45 | 5 |
| F4 | 55 | 40 | 5 |
| F5 | 60 | 35 | 5 |
| F6 | 65年 | 30. | 5 |
| F7 | 70年 | 25 | 5 |
开发技术的诱饵耀斑,应该强调混合和不同成分的分子水平上的同质性,以及接受机械属性。
诱饵耀斑是通过造粒和后续开发的紧迫。这种方法可以确保良好的均匀性和完整性;它包括5个主要阶段:
1。细粉少于300μm Al 80 wt %的粒度分布(250 - 300年μm)和20 wt %(< 250μm)。聚四氟乙烯白色粉末粒度10 wt % < 2μm, 90 wt % < 20μm。
2。亲密的混合氧化剂、燃料和粘结剂
3所示。造粒进行保留成分的均匀性。或者,光和密集的材料可能隔离在运输、处理和存储。
4所示。填充,通过加载25 g组成的金属圆柱的直径2.5厘米。
5。最终产品是通过施加一个压力约200自动取款机。
图4显示了制造ATV耀斑的主要步骤。
图4:主要生产步骤的诱饵弹。
调查作文都准备用同样的方法,避免任何变化,这将影响性能。
热特征测量
进行了热特征测量,发达耀斑,使用与光谱范围1 - 6μm FT-MIR分光光度计。光谱测量的使用设置包括燃烧室,光学纤维、分光光度计、数据接收和记录系统(图5)。
图5:主要生产步骤的诱饵弹。
进口的光纤固定在1.5米的距离测试耀斑。热签名被记录在项为每个波长/ s。获得数据后,α和β乐队的平均强度评估使用MATLABR2014 b软件。
热签名的飞机引擎
飞机发动机的热签名证明两个主要特征峰(2 - 3μm)和βα乐队乐队(3 - 5μm)。喷气发动机热签名与黑体发射的喷嘴在690°C。
红外辐射的吸收空气(CO2和H2O)可以减弱信号对该地区3 - 4μm由于有限公司2和H2红外吸收(阿31日,32]。这种喷气发动机θ值约为0.3。图6演示了喷气发动机喷管的热特征。
图6:印记的喷气发动机喷嘴。
热ATV耀斑的签名
测量热签名证明α和β乐队的强度的增加与铝含量的增加。图7演示了ATV成分的红外光谱在乐队1 - 6μm函数与内容。
图7:印光谱ATV耀斑配方不同铝燃料比例。
ATV耀斑与50 wt %铝提供最高的平均强度两个乐队α和β。α和β乐队的平均强度增加了6和1.5倍,分别。相对强度比θ是0.73。这优良的光谱性能可以归结为一个优化燃烧过程,从而最大化的形成主要红外发光物种(主要是阿尔夫)。
假设铝trifloride(阿尔夫3)形成在铝的反应与聚四氟乙烯(33,34]。燃烧温度达到1275°C;在这高温形成阿尔夫3可以根据eqn蒸发。(7)30.]:
2 al(金属)+ 3/2C2F4→2阿尔夫3(g) + 3 c (s) (7)
在高温下阿尔夫3可以与金属的反应铝形成铝monofloride (AlF)根据eqn(气)。(8)(35,37]:
阿尔夫3(C) + 2 al(金属)→3阿尔夫(g) (8)
阿尔夫放射活性物种在火焰区域。ATV配方比例最高(50%)提供(78 wt %)的气体阿尔夫(主要红外发光物种),0.022 wt % Al(金属燃料)和12.14 wt %碳烟灰。表3演示了燃烧的量化产品以及燃烧温度使用ICT热力学代码。
表3:燃料比例影响放射活性物种的形成。
燃料% |
C (s) | 艾尔(g) | 阿尔夫(g) | AlF2 (g) | AlF3 (g) | Al4C3 (s) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| wt % | wt % | wt % | wt % | wt % | ||
| 40% | 14.8 | 0.088 | 38.4 | 30.5 | 14.7 | 0 |
| 45% | 13.6 | 0.065 | 58.5 | 19.3 | 7.7 | 0 |
| 50% | 12.1 | 0.022 | 78.1 | 6.33 | 2。2 | 1.055 |
| 55% | 7.7 | 0.022 | 71.04 | 5.4 | 1.7 | 13.99 |
| 60% | 10.01 | 25.79(左) | 49.2 | 5.8 | 9 | 0 |
| 65% | 8.5 | 34.14(左) | 42.02 | 14.9 | 0 | 0 |
| 70% | 7.61 | 48.067 | 27.506 | 4.456 | 12.267 | 0 |
阿尔夫是一个分子发射红外线地区的物种。这种活跃的物种可能形成于主火焰区(1)在燃烧表面(图8)。
图8:ATV火焰燃烧模型(一个);实用的ATV flarecombustion照片图像(b)。
这主要区域具有燃烧温度高和高密度(炭黑)加热的主要燃烧产品(例如阿尔夫)。这个(炭黑)在高温下可以接近理想发射器(ε= 0.9)。毗邻主反应区是一个二级区(2)(火花)铝燃料(汽相的小百分比),可以通过空气氧化形成2O3。外区(3)演示了热发光碳质颗粒进行燃烧成有限公司2。此外,成立有限公司2频频出现强劲的发射峰值4.3 2μm和强劲的发射波段μm。在这个区域(3)完整的氧化燃烧,产品可能会发生。
热的签名ATV耀斑喷气发动机喷嘴
热签名之间的比较调查喷气发动机喷嘴和ATV耀斑最高光谱性能。喷气发动机的热特征是具有两个特征峰在α和β的乐队。喷气发动机的平均强度比(θ)= 0.3。ATV耀斑提供类似的α和β乐队但高强度由于活跃的红外发光物种的形成燃烧的火焰。ATV耀斑与50 wt % Al提供增加α和β乐队的强度分别为6和1.5倍。这个配方提供了θ值为0.73。图9演示了喷气发动机的热特征与50-wt ATV耀斑%。
图9:印记的定制的半岛电视台耀斑喷气发动机喷管的热特征。
铝含量对Α和Β乐队的影响平均强度
α和β乐队的平均强度的变化与铝的内容是评估使用(垫实验室软件)。图10说明铝含量的影响α和β乐队平均强度。
图10:平均强度的α和β乐队铝含量的函数。
铝含量的影响可以分为三个主要区域:
•有燃烧不稳定的α和β乐队与Al内容(40:50 wt %)
•最大强度平均为50%比例。
•有减少平均强度Al含量从艾尔50%到70%。
耀斑应该有一个燃料丰富的系统来提高可燃性和燃烧稳定。燃烧的主要产品是阿尔夫(瞬态),阿尔夫3艾尔(L),少量的2O3、炭黑和二氧化碳。ATV耀斑与50 wt % Al提供增加强度的α和β乐队真正的喷气发动机喷嘴分别由6和1.5倍。这个增强的光谱性能归因于阿尔夫的高含量(主要红外发射器)燃烧的产品。氧化的炭黑有限公司2将产生强劲的发射峰值4.3 2μm和强劲的发射波段μm。本文将打开ATV耀斑的发展路线定制的光谱性能是一种有效的红外成像导引头的信息处理机的对策。
