300mm火箭发动机组合装药设计(2)
与液体火箭发动机相比，固体火箭发动机它具有结构简单、工作可靠、使用操作简便、使用安全、便于采用旋转稳定、长期储存好并能长期处于备战状态状态等优点，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，使得采用固体火箭发动机的武器具有良好的快速反应能力，在现代火箭导弹武器系统中占有重要位置[4]。
1.2 装药设计
为了实现武器系统精确命中，除了要具备高性能的精确制导系统和推力矢量控制装置，还要求固体火箭发动机能够提供准确的推力变化。[4]为了满足飞行器外弹道的性能要求，在选定固体推进剂种类的情况下，主要通过改变推进剂装药型状，分析截面积变化对流动特性的影响，调整燃面变化规律来提供所需推力曲线。[5]因此，装药燃面计算直接影响固体火箭发动机内弹道性能预示精度，进而影响导弹飞行性能和打击毁伤效果评估。
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。精确快速的装药燃面计算有利于提高发动机的内弹道计算精度，有利于提高火箭的射程以及打击精度，有利于缩短发动机的研发周期等，对固体火箭顺利完成任务有着非常重要的意义[5]。
装药设计是在满足发动机内弹道的性能和约束条件下，对燃烧室壳体内绝热层、衬层、人工脱粘层和药柱的几何形状进行综合设计的总称。[6]其重点是药柱的几何形状的选择和对药型的设计计算。
由于发动机药柱的几何形状和尺寸决定了发动机燃烧室的燃气生成率及其变化规律，从而决定了发动机的推力、压力随时问的变化规律。[7]同时，装药体积又决定了燃烧室的容积和重量，所以固体火箭发动机的装药设计在很大程度上决定了发动机的内弹道性能和质量指标的优劣[7]。而且，药型选择得是否合适，严重地影响着发动机的性能和质量指标[7]。为此；在装药设计时应能保证如下基本要求[8]：
（1）具有规定的装药量；以保证发动机具有规定的总冲量；
（2）具有规定的燃烧面积和总燃烧肉厚；以保证发动机具有总体所规定的推力和工作时间；
（3）能够恒面或至少接近恒面燃烧；从而获得等推力、等压力的工作过程；
（4）通气参量不超过临界值；以保证推力波动小和不产生过大的压力峰；
（5）装填系数尽量高；残药系数尽量低；使发动机结构质量小；重量比冲和体积比冲高；
（6）药柱有足够的强度；
（7）能够满足其他特殊的要求等。
装药设计的基本内容则可简单的表示为：
（1）选择装药药型；
（2）确定药柱的几何尺寸；
（3）计算火箭发动机的热力参数及内弹道性能。
1.3 常用推进剂
1.3.1 常用推进剂药型分类
固体火箭发动机装药类型很多,其分类方法也很多。常用装药类型分类收集、总结如表1.1所示。
表1.1 装药类型[8]
1.3.2 常用推进剂及比较
分类标准 划分内容 备 注
燃面变
化规律 恒面性；减面性；增面性 组合装药可有效减小或消除增、减面性。
燃烧表面所处位置 端面燃烧药柱 在大推力、短时间的助推级或某些小型战术导弹发动机中常采用侧端面同时燃烧药柱；可获得较大瞬时燃面（如某些环形发动机中使用的扇形装药）；但其非恒面性也较为明显。