- 上一篇：火炮自动机国内外研究现状综述
- 下一篇：固体火箭冲压发动机国内外研究现状
早在1913年，法国工程师勒内·洛兰提出了冲压喷气发动机(RamJet)的设计并获得专利，但在当时没有合适的助推手段和加工材料，该设计只能停留在纸面上。1928年，德国人开始设计研究冲压喷气发动机，并想将其应用于飞行炸弹和战斗机上。二战后，冲压发动机的应用取得了显著的进展，被应用于多种无人机和导弹[1]。到了80年代，推进剂研究趋于成熟，并且已经基本掌握了SFRJ的工作特性，SFRJ开始由实验室走向工程应用。69428
在过去的30年里，SFRJ推进系统已经成为了一个研究方向。根据公开的文献，中国，德国，以色列，荷兰，俄罗斯，瑞典和美国对SFRJ应用于导弹武器系统都有着浓厚的兴趣[3]。以色列和德国对SFRJ燃烧模型的研究主要停留在试验方面，而美国在试验和理论燃烧模型方面都进行了大量的研究。荷兰也进行了一系列的试验和理论研究。瑞典也正在致力于将SFRJ应用于导弹上。
美国的四种类型的以SFRJ为动力的导弹/炮弹的外貌展示在图1.2和1.3中。图1.2(b)中的229mm空对空，空对地，地对空导弹有一个带固体火箭发动机助推器的固体燃料冲压发动机。图1.3(a)中的75mm冲压增程炮弹，由美国陆军弹道研究实验室设计，据报道有两个版本，分别是自旋稳定（267.7mm长）和尾翼稳定（＞267.7mm长）。这个设计对炮弹系统来说具有非常高的定位精度。该炮弹采用一个圆管结构，把固体燃料放进去，当炮弹发射之后，该结构能够产生足够的推力来保证炮弹能够维持炮弹初始发射速度。早在1980年，火箭弹没有点火器，在空气中炮射条件下燃料自点燃能力已经得到证明。Mermagen 和 Yalamanchili在1984年进行了带端羟基聚丁二烯(HTPB)固体燃料的尾翼稳定版本（图1.3a）的自由飞行试验。针对不同的炮弹，他们测试了速度和阻力随飞行距离的变化，这些炮弹采用了不同的内部结构以及不同组分的HTPB。该固体燃料冲压发动机在1.6s的燃烧时间内产生了大约1100N的推力[4]。
美国报道了他们对被称为“先进的炮射间接火力系统(AIFS)”固体燃料冲压发动机火箭弹的研究。它是用M110A-2加农炮发射的，该弹直径203mm，2548mm长（图1.3b）。它重约114kg，射程大于60km。空气质量流率通过使用一个灵敏加速度计来控制，这种火箭弹专为伪真空（推力等于阻力）弹道设计。论文网
1993年，南非开始致力于将SFRJ技术应用于动能侵彻弹。他们以HTPB为固体燃料，在马赫数为4的条件下进行了一系列理论与试验研究。在2001年共进行了6发飞行实验，采用45CAL火炮发射，其中有3发成功点火，炮弹飞行距离约为55km[5]，图1.4为南非研制的增程炮弹照片。
上世纪80年代后期，瑞典国防研究机构成功将SFRJ技术应用于自旋稳定的40mm冲压增程防空炮弹，如图1.5所示。该弹飞行马赫数为4.3，弹径40mm，弹长200mm，燃烧时间为2~3s[6]。
随后在90年代中期，瑞典国防研究机构又与荷兰合作研究了155mmSFRJ增程榴弹，在2001年初成功进行了飞行实验，突破了很多关键技术，还在弹体外部设有弹托保护装置，如图1.6所示，但在实验时出现了比较严重的点火问题[7]。
1998年，印度理工学院提出了一种增程效果显著的155mmSFRJ增程炮弹的设计方案，如图1.7所示。炮弹发射初速大于2马赫，发动机工作结束后马赫数可达4[8]。但目前仍有飞行稳定性、点火可靠性等关键技术有待突破。
印度155mmSFRJ增程炮弹结构示意图
2004年，荷兰应用科学研究院(TNO)对与瑞典RWMS AG公司合作研究的中口径旋转稳定SFRJ增程炮弹进行了飞行实验，发射装置为KDA火炮，炮弹飞行距离为1000m[9]。