固体燃料冲压发动机大口径冲压炮弹弹道计算(2)
固体燃料冲压发动机增程作为一个新型增程技术手段，对未来战争有着巨大的实际意义。SFRJ增程弹已经成为了各国新一代远程弹药的发展方向，并且，已经在理论上取得了重大突破，开始向着实际应用出发。因此，固体燃料冲压发动机发展前景良好，值得我们进一步开发研究。
1.2 固体燃料冲压发动机分类，部件结构和优点
1.2.1固体燃料冲压发动机分类
按照不同的结构特点以及所使用燃料的不同，冲压发动机可以分为多种方式。例如根据发动机使用燃料的不同可以分为固体燃料冲压发动机和液体燃料冲压发动机。根据燃料在发动机中不同的位置又可以分为固体火箭冲压发动机和固体燃料冲压发动机。
1.2.2 固体燃料冲压发动机部件结构
固体燃料冲压发动机主要由进气道，燃烧室和喷管三部分组成，如下图1.1所示。它的工作原理如下：导弹飞行时，迎面高速气流通过进气道进入固体药柱通道中心，利用迎面高速气流进入后，气流减速，导致燃烧室压强增高，温度上升，固体药柱热解，使空气中的氧与固体燃料充分混合，燃烧，再通过拉瓦尔喷管喷出燃气，从而获得推力。从能量转换的角度来看，先是高速流动的空气进入进气道，使空气的动能转化为热能，使燃烧室中的固体燃料与空气中的氧充分燃烧，将化学能转化为热能，最后通过拉瓦尔喷管将燃气喷出产生推力，推动导弹的飞行。由此可见，固体燃料冲压发动机充分利用了高速气流中的氧，具有良好的性能。
图1.1 固体燃料冲压发动机
进气道：进气道是固体燃料冲压发动机必不可少的一部分，它的工作稳定性直接影响着发动机的工作性能。判断进气道的工作性能的好坏，最主要就是看它能否稳定的压缩空气进入燃烧室。发动机的进气道，由发动机气体入口以及扩压器两个部分组成。不同的发动机，进气道的特点也不同。因此，可以将进气道分为多种类型。根据飞行速度范围不同，又可以将进气道分为亚音速进气道，超音速进气道和高超音速进气道。根据压缩表面的几何形状，可以将进气道分为平面式和空间进气道。
被广泛应用在固体燃料冲压发动机增程炮弹中的进气道是轴对称中心体外压式进气道。其结构主要由进气道外罩和锥型中心体两部分组成，如图1.2所示。
外压式进气道工作过程：当超声速流流过中心锥时，会形成一道锥形激波。迎面高速空气流经过锥形激波压缩后，仍为超音速，被中心锥和外罩形成的环形通道捕捉到后进入进气道。圆锥形中心体使超声速空气流偏离了最初的流动方向，在进气道中形成了一道正激波，被正激波压缩后，气流速度从超声速降到了亚声速，然后进入进气道扩张段后进一步减速增压后进入燃烧室。
图1.2中心体式超声速进气道示意图
燃烧室：固体燃料冲压发动机燃烧室是迎面高速气流进入进气道后，与固体药柱反应燃烧放热的部件。在固体药柱和空气燃烧放热时，燃烧室内的压强通常比较低，这使得固体药柱燃烧火焰不稳定，所以一般在燃烧室入口处安装一个火焰稳定器，它可以保证燃烧室中的火药不因为压强过低而熄灭，使燃烧室不能正常工作。燃料的主燃烧段是固体药柱和氧燃烧放热的地方，也是贮存燃料的地方。一般情况下，为了提高燃烧效率，提高定压比热容，我们通常会在固体燃料药柱中添加一些金属粒子。其中，铝，镁都是比较经济，效果较好的金属添加剂。通常情况下，在固体燃料和氧燃烧时，再发展区的燃烧肯定是不完全燃烧，且燃烧缓慢，因此，一般在燃烧室后方会加上一个补燃室。