122mm双脉冲固体火箭发动机设计(3)

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1.2 双脉冲固体火箭发动机结构及研究

双脉冲固体火箭发动机是多脉冲发动机系列的一种整体结构比较简单，使用比较广泛的类型。顾名思义，其分为第一级脉冲和第二级脉冲。随着军事对抗的演变，为了使战斗部具有更大的打击能力，火箭及导弹的口径日趋增大。这必然产生对于大推力固体火箭发动机的需求。而且，有时还需要在弹径不变的情况下增加其射程。双脉冲发动机刚好可以满足导弹的这些需求。

双脉冲发动机第一级脉冲一般称为“起飞级”，是指第一级脉冲点火工作时产生大推力，推动导弹或火箭起飞。第二级脉冲称为“续航级”，导弹在飞行过程中，第二级脉冲点火工作，产生平稳推力，克服飞行阻力，增大巡航速度，提高射程；甚至有的导弹在接近目标时，要求较高的打击初速度，此时第二级脉冲就在接近目标时点火工作，增大打击初速度[2]。

1.2.1 双脉冲发动机结构方案

根据目前的研究成果及应用，双脉冲固体火箭发动机从技术途径上分析可采取以下几种方案：

第 2 页本科毕业设计说明书

1）在一个燃烧室壳体内将装药用脉冲隔离装置隔成两个相互独立的舱段，两个舱段都有独立的点火系统，但共用一个喷管。当第一级舱段工作时，脉冲隔离装置和绝热层起隔热与隔离作用；当第二级舱段工作时，高温高压的燃气流将脉冲隔离装置破碎掉，其碎片从喷管吹出；

2）在一个燃烧室内，装药中夹进定量延期药，延期药肉厚根据设定的延期时间来确定，目前常用的也是比较简单的装药形式是端面燃烧的柱状装药；

3）在发动机中依靠某些技术，使得发动机能够快速熄火、快速点火，从而控制发动机两次启动，实现双脉冲推力。

目前常见的双脉冲发动机是利用脉冲隔离装置将发动机壳体分成两个燃烧室，分别填装第一级推进剂和第二级推进剂。第一级点火装置点燃第一级推进剂后产生一次推力，火箭起飞。第一推进剂燃烧结束后，火箭进入滑行巡航段。在滑行设定的任意时间后，用定时装置控制第二级脉冲燃烧室的点火装置，点燃第二级推进剂，破坏掉脉冲隔离装置，便可以产生二次推力。

1.2.2 双脉冲发动机特点目前，根据已知的研究成果及未来的预期发展方向，双脉冲发动机具有以下特点[3]： 1）在给定总冲条件下，可以增大防空导弹的有效射程利用双脉冲固体火箭发动机提高导弹的射程，可采用优化设计参数的方法。空空或地空

导弹的发动机一般只在前 1 / 2 或 1 / 3 射程内工作。导弹在此阶段连续加速，其速度在发动机燃烧结束时达到最大。提高燃烧结束时的飞行速度，有利于提高导弹的射程。然而，导弹的气动阻力与其飞行速度的平方成正比，为了减小导弹的气动阻力增大其射程，导弹在发动机燃烧结束时的飞行速度又不宜过大。优化双脉冲固体火箭发动机在两级脉冲之间的脉冲间隔时间，可避免飞行速度和气动阻力的高峰值，使导弹在较高空域的速度减小至机动飞行所要求的最小值之前飞行较远的距离。

2）实现防空导弹高速高加速飞行，有利于攻击高机动目标防空导弹采用双脉冲固体火箭发动机可以实现双高抛弹道，通过脉冲的点火与熄火控制

导弹的飞行弹道和能量，实现能量管理的灵活性，克服单纯依靠提高主动段速度来满足拦截目标时导弹末速度的缺点，提高导弹的平均速度和末段速度，降低导弹的最大速度。同时，导弹的弹道大部分或全部处于目标上方以外，还使导弹在高空的飞行时间延长，由于导弹在高空飞行，气动阻力小，气动加热低，所以能够以更高的速度飞行，从而满足防空导弹高速高加速的飞行需求。