300mm变推力火箭发动机设计(2)

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4.4 星孔装药几何特性分析 29

5 推力可调发动机的内弹道特性计算与分析 31

5.1 单喷管与多喷管的结构形式 31

5.2 “单一喷管变喉径”方案发动机的内弹道特性 32

5.3 “多喷管可控开闭”方案发动机的内弹道特性 36

结论 39

致谢 40

参考文献 41

图目录

图2.1 星孔装药的一般类型 7

图2.2 星孔装药燃烧 8

图3.1 零维内弹道编程计算框图 20

图4.1 装药设计输入参数 24

图4.2 星孔装药的设计计算 28

图4.3 星孔装药燃烧面积的变化规律曲线图 29

图4.4 星孔装药通气面积变化规律曲线图 30

图5.1 单喷管和多喷管的结构示意图 31

图5.2 单喷管发动机的内弹道计算界面 32

图5.3 喷管喉径保持85mm不变的内弹道曲线 34

图5.4 喷管喉径由85mm变化到95mm的内弹道曲线 34

图5.5 喷管喉径线性变化时的内弹道曲线 36

图5.6 多喷管可控开闭发动机的内弹道计算程序界面 37

图5.7 输入侧喷管开闭时间后得到的压力及推力曲线 38

图5.8 多喷管的俯仰力矩及偏航力矩曲线 38

1 绪论

固体火箭发动机与液体火箭发动机和化学能火箭发动机相比，它具有结构简单、体积小、工作可靠、操作简便、使用安全、能长期储存等优点，因而它被广泛地用作各类小型、近程的军用火箭和战术导弹的动力推进装置，在现代火箭导弹武器系统中占有重要地位[1]。

随着科学技术的不断发展，国防要求的不断提高，火箭导弹等武器的机动性成为各国普遍关心的问题。为了提高火箭导弹等武器的灵活性，作为其动力装置的火箭发动机要求具有推力调控的功能。在这一背景下，各种能够实现变推力、变矢量的固体火箭发动机成为研究的重点。作为固体火箭发动机设计重要组成部分，快速准确的装药设计和内弹道计算对变推力、变矢量发动机设计的顺利完成具有重要意义。本文正是基于这一背景而展开的。

1.1 固体火箭发动机装药设计

1.1.1 装药设计概述

装药是装填入燃烧室中的具有一定形状和尺寸的推进剂药柱的总称。作为固体火箭发动机的能量来源，装药的几何形状和尺寸决定了发动机燃气生成率及其变化规律，从而决定了发动机的推力、压力随时间的变化情况。因此，火箭发动机的装药设计在很大程度上决定了火箭发动机的内弹道性能的优劣[1]。

不同的飞行器通常有不同的外弹道的性能要求，因此就需要不同的推力方案。在固体推进剂和药型选定的情况下，可以通过改变药柱的几何尺寸，来调整燃面的变化规律，从而提供所要求的推力变化规律。因此，装药设计是固体火箭发动机设计的基础和核心问题之一，准确快速的装药设计对提高火箭发动机的内弹道性能、发动机整体设计的顺利完成具有重要意义。