致  谢 31

参 考 文 献 32

1  绪论

1。1  研究背景

1。1。1  固体火箭发动机简介

固体火箭发动机主要由固体火箭推进剂装药、燃烧室、喷管和点火装置等部件构成，属于化学火箭发动机，用固态物质（能源和工质）作为推进剂。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，产生高温高压的燃气，即把化学能转化为热能；燃气经喷管膨胀加快，热能转化为动能，从喷管处以高速排出，产生向后的反作用力，从而推动导弹向前飞行[3]。随着我国国防事业的日益发展，火箭导弹技术日益成熟，火箭发动机作为导弹总体设计过程中的重要一环。固体火箭冲压发动机作为一种新型动力装置已成为未来先进动力技术发展的重要方向,随其应用领域的不断拓宽,已逐渐成为一个相对独立的动力技术领域。对于我国来说，固体火箭冲压发动机技术的基础较为扎实,并已迎来难得的发展时机[1]。固体火箭发动机之所以获得广泛普及，并在各种战术、战略导弹的动力装置中出现固体化的发展趋势，是因为固体火箭发动机具有机构简单工作可靠性高、维护简单快速反应能力强、火力急袭性强、固体推进剂密度高、储存性好、体积小、质量轻、射程远、制造成本较低等优点，同时也能够实现导弹全程的动力飞行。但是固体火箭发动机也存在着一些不足之处，在发展和应用中有待进一步改进。固体火箭发动机的缺点主要有：能量较低、工作时间较短、发动机推力可调性差、发动机工作压强较高等。论文网

1。1。2  固体火箭发动机结构   

外壳体、推进装药室、燃烧室、喷管组件和点火装置构成了固体火箭发动机的主要结构。发动机的壳体不仅要承受气动压力和气动加热，同时燃烧室还要承受高温高压燃气，作为火箭的主要结构件还要承受各种机械应力作用，壳体的选择就必须要有高强度、高韧性、耐高温且密度小的轻型材料[3]。

图1。1 固体火箭发动机结构

常用的固体推进剂有三类，即双基推进剂、复合推进剂和复合改性双基推进剂。固体推进剂中包含有燃烧机和氧化剂，自身能够形成封闭的化学反应系统，是固体火箭发动机的能源和工质源。固体推进剂以药柱（装药）的形式直接放置在发动机的燃烧室中，可以是单根也可以是多根；可以在燃烧室中自由装填，也可以贴壁浇筑与燃烧室黏结在一起。即药筒装填式和壳体装填式[4]。

燃烧室是固体火箭发动机的主体，用来装填推进剂装药和联接其他部件，也是装药燃烧的工作室。需要有对高温高压气体较强的承受力。燃烧室的形状与装药结构有密切关系，通常都是长圆筒形的。燃烧室是整个飞行器受力结构的一部分，大多数采用高强度的金属材料制造如各种合金钢、铝合金或钛合金等。为了防止壳体材料因过热而破坏，固体火箭发动机通常不使用液体冷却剂，而采取热防护措施。通常是在壳体内表面粘贴绝热层或者采用喷涂法将厚浆涂料喷涂在壳体内表面，使其成型为绝热层。为了改善绝热层（或壳体）与推进剂的黏结性能，一般在推进剂与绝热层（或壳体）之间加装衬层作为过渡层[4]。

喷管是燃烧室高温高压燃气的出口，是火箭发动机最重要的组件，直接影响发动机的性能。为了使燃气的流动从亚声速加热到超声速，固体火箭发动机通常采用截面形状先收敛后扩张的拉瓦尔喷管，由收敛段、喉部和扩张段三部分构成。对于中小型火箭，多采用最简单的锥形喷管；而工作时间长、推力大、质量流率大以及采用高能推进剂的大型火箭，一般使用特型喷管，需要仔细设计形面以减小能量损失。喷管基本功能有两个：首先通过控制喷管的喷喉面积大小变化从而改变质量流率，这样，燃烧室内的燃气压强就可以控制了；其次，通过这种先收敛后扩张的特殊几何形状使亚声速流动的燃气在喷管中膨胀提速到超声速，高速喷出产生反作用力的推力。还可以用喷管进行推力矢量控制，调节飞行方向和姿态[4]。膨胀气体转换为线性速度的效率主要由喷管喉部最窄处的面积和出口平面面积之比决定。因此喷管外形设计尤为重要。因为喉部的工作环境十分恶劣，常发生烧蚀和沉积现象，会让喷管局部尺寸改变从而影响发动机性能。因此需要在喷管喉部采用耐高温、耐冲刷的材料（如石墨、钨渗铜等）做喉衬，并在其他内表面设置相应的热防护措施[12][13][17]。 FLUENT火箭发动机可调喉部结构流场仿真(2):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_88362.html