单室双推固体火箭发动机利用一个燃烧室来产生两级推力，其结构简单，成本较低，能 够满足固体火箭发动机低成本、短周期、大批量的实际需求，因此发展极为迅速，自从 50 年 代末问世以来，至今世界各国已研制成功的且被应用到各种战术导弹上的双推力发动机已有 30 余种[1]。

1.2 相关研究综述

1.2.1 推进剂研究

1.2.2 装药设计

1.2.3 壳体材料及工艺

实现单室双推的几种方案由火箭发动机推力公式

可以看出，火箭的推力大小主要由推进剂的性质（包括：密度，燃速，特征速度等）、 喷管喉部面积、燃烧表面积来决定。因此，改变其中一项或同时改变多项，均可实现火箭推 力变化。

1.3.1 调节喷管

通过调节喷管喉径，改变燃烧室工作压强进而改变推力，有几个突出的优点，一是对推 力比没有明显的限制，在满足壳体强度的条件下，推力可连续自由调节，二是可以实时随机 的进行调节，同时使得装药设计变得相对简单。文献[9]研究指出推力压力随喉部面积的变化 关系为

推进剂压强指数的数值范围为 0 n 1,因此推力与喷管喉部面积的变化正好相反，喉部 面积变大时，推力减小，喉部面积减小时推力增大。同时式（1-2）还表明，当在同样的推力 增量下,推进剂压强指数越大，所需的喉部面积变化量越小，压强增量也越小，故通过调节喉 部面积来改变推力大小适用于推进剂压强指数较高的发动机，若压强指数很低，即使喉部面 积变化很大也不能使推力有多大改变。

但是对于一般的火箭采用可调喷管，不但结构复杂，动作可靠性变差，消极重量大，还 增加了火箭的成本，而且改变喷管喉部面积实现推力调节的同时，也必然引起燃烧室工作压 强的改变。在推力比较大的情况下，可能导致过大的燃烧室压力而造成发动机破坏，且喉径 调节装置需耐高温，目前在低成本的火箭武器系统中尚未有应用。

1.3.2 调节燃面来实现双推力

采用一种推进剂，设计简单的二维药柱，通过燃烧表面的增减变化和不同装药肉厚来实 现双推力，这是被普遍采用的方法。由于双推力火箭要求第一级推力大工作时间短，因此采 用薄肉厚，大燃面的装药结构，助推级结束后，燃面迅速减小并且保持基本不变或缓慢变化， 实现续航。这种燃面的变化是由装药在燃烧过程中自身形状改变所产生的，常用的轮孔装药、来!自~优尔论-文|网www.youerw.com

本科毕业设计说明书 第 5 页 多孔装药、树枝形装药以及锚形装药等结构方案都选用复合推进剂一次浇铸成形，工艺性好 且发动机结构简单，是应用十分普遍的方法。

1.3.3 两种推进剂与改变燃面相结合的方法实现双推力

固体火箭中，燃面一定时燃速直接决定了燃气质量流率，也直接影响了推力的大小。两 种燃速不同的推进剂呈前后串联排列，两段装药在发动机点火后同时被点燃，两种装药一起 燃烧形成大推力，高燃速装药燃烧完后，质量流率迅速减小，由低燃速装药继续燃烧维持续 航。这种装药结构通常高燃速段位于燃烧室下游，低燃速段位于上游，根据需要设计相应的 内孔型面，两段装药内孔形状可以相同或者不同，大多设计为中心孔面积向下游逐渐扩大以 增加通气面积减小侵蚀效应。把这种方案再进一步扩展，通过增加一段适当燃速的装药，就 可实现三级推力，乃至多级推力。