与一般固体火箭发动机设计相比，火箭增程弹所用的火箭发动机具有以下基本特点，即：必须能够承受火炮发射时的高过载（过载系数高达数千，甚至上万）；装药设计中必须考虑到高过载条件对火箭火药强度的影响；发动机点火系统中有延时点火装置；火箭发动机是在弹道最佳点火工作的[6,7]。

1.4  本文的主要研究工作

    本课题主要结合火箭弹设计、固体火箭发动机原理、固体火箭发动机气体动力学等知识，对火箭发动机进行结构分析，参考相关技术，设计出满足参数要求的迫射增程发动机。

     具体研究工作有如下几个方面：

（1）固体火箭发动机装药设计和结构设计。根据弹丸的尺寸确定出燃烧室的大小。合理的选取推进剂使其满足比冲、临界压强、密度、燃速等要求。确定装药的几何尺寸和形状，为了使稳定燃烧时燃烧室的压强变化不至于太大，需设计好装药的燃面，要求整个过程中燃面的变化范围较小，最好是等面燃烧。

    装药设计的最低要求是必须保证火箭发动机能正常工作，而火药装药在发动机内是否正常燃烧，与火药的性质、燃气压力、燃烧室结构尺寸、火药装药的形状与尺寸、通气参量等因素有关。在一定的同期参量条件下，燃烧室的低温工作压力应高于临界压力。按此要求，可从通气参量出发简历装药尺寸表达式。需设计参量计算：①燃烧室强度条件   ②通气参量 ，等其他参数完成装药设计。

（2）固体火箭发动机内弹道计算与分析。确定了装药几何形状和尺寸后，可根据几何燃烧定律推导出固体推进剂装药的几何参数如燃烧面积，通气面积，自由体积随时间的变化规律。通过装药的几何参数变化可以计算出平衡压强随时间的变化规律即得出压强-时间曲线，从而可以进一步计算出推力-时间曲线。

（3）固体火箭发动机延时点火时间优化。迫击炮弹飞离炮口一段时间后火箭发动机才开始工作，需要设计延时点火时间。延时时间不同，弹药的增程效果也不同，应对点火延时时间进行优化，使弹丸在安全距离外开始点火并能达到最大的射程。

（4）120mm增程迫弹外弹道计算与分析。弹丸空气动力的大小取决于弹丸的外形结构、飞行速度、飞行姿态以及环境大气情况。它对弹的射程，飞行稳定性，散布特征产生重大影响，在设计时必须充分考虑作用在弹上的空气动力。初始设计时最重要的特征参数为阻力系数、升力系数、压力中心系数。

（5）编写界面友好的计算程序。为减少火箭发动机设计时内外弹道的计算的工作量，节约计算时间，对内外弹道进行编程。通过输入火箭发动机相应的参数得出比冲，压力-时间曲线，推力时间曲线，射程等重要参数[8,9]。

2  固体火箭发动机设计的指标要求

2.1  推进剂的选取

介于本文研究火箭发动机主要起到助推、增程的作用，而且由于受发动机的结构和装药的限制，推进剂的选取范围较小。对比其他推进剂各个参数，最后选择复合推进剂双铅-2，表2-1是其能量特性和内弹道特性。

表2-1 双铅-2能量特性和内弹道特性

比冲量 /（ ）

1960 燃速温度系数 0.233

密度 /( )

1610 火药力 /( )

832.192

燃速系数 

0.000034 热损失系数 

0.95

压强指数 

0.358