多次启动膏体火箭发动机设计(3)
由于膏体火箭发动机的以上优点，使其在未来具有良好的发展前景。膏体火箭发动机作为一种新型火箭发动机，在未来反导武器系统、飞航导弹、空间推进和动能杀伤等领域将有广泛的应用[7,10]。
1.2 国内外研究现状
前苏联首先提出了膏体火箭发动机这个新概念。国外对于膏体火箭发动机的研究主要以美国和俄罗斯为主。
前苏联研究的膏体推进剂由固体推进剂发展而来，是一种单组元推进剂。从乌克兰固体火箭总设计师Kukushkin发表的两篇论文可以看出，苏联的研究在当时已走在美国的前面，当时已经发展了较成熟的膏体推进剂，其流动性及粘度已经达到实用水平，并且其研制的膏体火箭发动机已经可以实现推力可调[1,2,7]。
目前，俄罗斯研发的膏体推进剂有膏体燃气发生剂、低特征信号膏体推进剂、快燃膏体推进剂及高比冲膏体推进剂等。俄罗斯已经研制出推力可调的膏体推进剂火箭发动机，发动机60s内不附加点火可以重新启动，总工作时间达300s以上，某一些膏状推进剂已经进行了相关实验的验证，其中的一些技术已经达到实用化，例如已将膏体推进剂用于防雹气象等民用领域[8,9,11]。
美国研究的凝胶推进剂是一种凝胶化的液体推进剂，是一种双组元推进剂。其最早可追溯到1933年Engene- Saenger对金属化内燃机液体燃料的实践。1958年美国开始含镁和含硼类烃类燃料展开研究，这是大规模研究凝胶推进剂的标志。20世纪70年代以前美国主要研究凝胶推进剂的配方。70年代以后美国开始对提高凝胶推进剂火箭发动机性能展开研究，内容包括配方研究、性能研究、飞行试验、地面试验、凝胶推进系统研究和生产设备研究6个方面。其中在某些应用领域，可能已接近实用的水平[3,5,12,13]。
在70年德国就开始展开了对凝胶推进剂的研究，但在当时仅仅对金属化的凝胶推进剂进行了相关的理论分析，20世纪优尔七十年代才开始进行相关实验。2007年，德国ICT研究院的研究人员公布了一项有关ADN/水凝胶推进剂热安定性和稳定性的研究结果[14]。
印度Birla理工大学空间工程和火箭系Munjal等研究了、红烟硝酸/Na2SiO、偏二甲基肼等凝胶体系的流变学特性，揭示了胶凝剂与液体组分的相互作用[15]。
膏体推进剂火箭发动机在我国研发起步较晚，但也取得了一些成就。20世纪90年代初以来，多家航天单位相继开展了膏体推进剂配方及性能研究，其中八〇优尔所率先在国内开始膏体推进剂的研究工作。随后上海航天局、兵器工业总公司204所[3,16]、青岛大学[18]、陕西动力机械设计研究所[17]等多家单位分别展开对膏体火箭发动机及膏体推进剂的相关研究。到目前为止所做的研究包括推进剂流动特性研究、膏体推进剂发动机试验研究、推进剂配方及流变学特性研究、推进剂流动特性研究等。
符全军等[19]分别研究了UDMH凝胶推进剂和NTO凝胶推进剂，采用Brookfield流变仪测试其流变性能，初步实验结果验证了SD颗粒在流动中会阻塞发动机毛细管。用复合胶凝剂FH进行改进后，其燃烧性能和流变性能都比较理想。
张明信等[20]针对PEPA/AP膏体推进剂进行了点火与燃烧特性的研究，采用CO2激光与黑火药两种方式分别进行了膏体发动机点火试验，得到点火延时和点火能量的关系，还得出了PEPA/AP膏体推进剂具有燃烧临界直径小，容易点燃，自燃温度低等燃烧特点。工作时间较长的火箭发动机可以运用于这种推进剂。
周守强[21]对膏体发动机多次点火熄火问题展开研究，提出了一种新型的等离子的点火方式，建立了膏体推进剂在细小管道中淬熄和火焰传播两段物理模型，提出了多段冷却的防回火方案。周超[22]对膏体推进剂流变学特性、供给方式、管道输送特性和流动仿真方法进行了研究，提出了新型膏体推进剂供给方式。