目   录

1 引言 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3本文主要研究工作 6

2 固体燃料冲压发动机燃烧特性研究 7

2.1数值仿真研究 7

2.2试验研究 9

2.3固体燃料冲压发动机直连式试验系统 12

2.4实验方法及工况 17

2.5固体燃料类型与结构 18

2.6本章小结 19

3 不同内型面的PE固体燃料试验结果及分析 20

3.1实验数据处理 20

3.2固体燃料冲压发动机燃烧性能分析 21

3.3本章小结 28

4 结论与展望 30

4.1本文研究工作总结 30

4.2未来研究工作展望 31

致谢 32

参考文献 33

1 引言

1.1研究背景及意义

随着科学技术的发展，战争形势和武器装备均呈现出多样化。尽管精确制导等高新技术武器越来越多的在战场上大量使用，但是常规武器仍然占有很重要的地位。从近几年发生的几次局部战争和全球军事力量的格局变化来看，战争模式朝着远距离和超远距离打击发展，因此对武器系统的打击和防御能力提出了更高的要求。常规武器弹药的远程化和突防能力也就成为了衡量现代武器系统性能的重要战术技术指标。因此，提高武器弹药的射程和突防能力成为了现代武器系统研究的重点内容和方向之一。国内外目前比较常用的武器增程技术有：火箭增程、底排增程、滑翔增程、底排-火箭复合增程、冲压增程等[1]。其中，冲压增程技术采用的冲压发动机有着结构简单，比冲高，燃烧稳定，便于储存和使用等优点，这些优点使得它将成为未来超声速战术导弹、增程炮弹、增程火箭弹和动能武器的首选动力装置[1]。

在各种冲压发动机中，固体燃料冲压发动机（Solid Fuel Ramjet，简称SFRJ）由于其结构和设计方法相对简单而获得广泛应用。SFRJ是一种自带燃料，利用空气中的氧进行燃烧的新型吸气式发动机，其典型结构由进气道、点火器、火焰稳定器、固体燃料、掺混板、补燃室和喷管组成，如图1.1所示。

图1.1 SFRJ结构示意图

SFRJ利用迎面高速空气流的冲压作用提高燃烧室压强，并使空气中的氧和富燃的固体推进剂燃烧，利用拉瓦尔喷管使燃气高速喷出，产生推力。与传统的火箭发动机相比，SFRJ不需要使用燃料供应与控制系统，因此呈现出良好的空间利用率使系统结构简单轻便；SFRJ的燃烧为扩散控制的燃烧，在不同的发动机尺寸以及类型的情况下，燃料燃烧的能量沿燃烧室的轴向分散释放，在国外多种不同的燃烧组态下，已经有超过2500次的燃烧点火实验没有遇到燃烧不稳定问题，可见其有较高的燃烧稳定性能。SFRJ的这种高度可靠和结构简单可存储的推进系统所需要的成本只是略高于固体火箭发动机，从某种补偿角度来看，即使SFRJ的成本更高，但它能提供的比冲高达9000~10000m/s，是固体火箭发动机的3~4倍[2]。由此可见，SFRJ在增程炮弹，防空导弹等武器领域方面有着广阔的前景。