FLUENT某导弹助推器系统流场特性研究(2)
导弹加速飞行时间，采用固体火箭发动机（助推器）助推来加速是常常采用的一种方法。目
前， “固体火箭发动机技术”已经广泛运用于各类型的导弹中 [2]
。比如：响尾蛇导弹（美国） ，
Sawfly SS—N—6 地对地导弹（前苏联），毒蛇空空导弹（德国）。近年来，在军事方面，
固体火箭发动机取得了普遍的应用， 并且它在国民经济建设方面也占据了越来越重要的位置。
固体火箭发动机也可以在降雹火箭、消防灭火火箭与气象火箭发挥作用[3]。
固体火箭发动机的性能特别优越，也是经常被采用的一款发动机，它与液体火箭发动机相比较，具有以下的特点[4-8]：
a.基本的结构特别简单、工作的可靠性很高。和其它推进动力装置相比较,固体火箭发动
机整体的零部件数量最少,只有少部分在发动机上面安装的推力矢量控制装置,并不存在其他
任何活动和转动部件， 所以固体火箭发动机所需要的部件很少而且需要串联是的部件也很少,
进而给固体火箭发动机工作带来了很高的可靠性。对于不同型号的固体火箭发动机，,进行
1600多次实验,实验结果证明其可靠的程度可高达98.16%,远远超过了液体火箭发动机的可靠性[5]
。b.使用起来不仅安全而且方便。在现代战争中，单兵常常会使用便携式的火箭发射筒或
导弹，而这一武器系统则非常需要这点。在使用固体推进剂的过程中是非常安全，成型的固
体推进剂装药能够长期贮存在发动机中,在它发射之前只需进行简单的测试即可,其平时的文
护保养也特别简单。
c.固体推进剂的密度大。 高密度的固体火箭推进剂可以相应地减少发动机的体积,进而可
以减少发射的质量； 同时由于使用了壳体粘结技术和高强度材料,从而大大地提高火箭发动机
质量比,改善火箭发动机的整体性能。
d.研制周期较短,成本较低。经过几十年发展,已经有很多学者专家研究过固体火箭发动机技术,其技术相对而言已经较为成熟，研制的周期较短。生产固体推进剂的成本虽然比液体
推进剂稍微高一些,但由于固体火箭发动机的结构简单， 生产发动机部件的成本远远小于生产
液体火箭发动机的成本，所以总体的成本固体发动机远远小于液体火箭发动机。
发动机的燃烧室和喷管对于固体火箭发动机而言都有着非常重要的作用,燃烧室是用来
存贮推进剂装药，也是推进剂装药燃烧的工作室，推进剂的燃烧之后产生的高温高压的气体
则可以通过喷管加速,并且利用牛顿第三定律使飞行器获得其运动所需的力或力矩。 而燃烧室
和喷管的流场特性直接影响了这个力或力矩的大小，所以只有研究了固体火箭发动机燃烧室
和喷管流场特性才能了解发动机推力的变化情况，进而可以来分析这个飞行器的受力情况[9]。
在固体火箭发动机设计与研发的过程中计算流体力学(CFD)已经成为不可或缺的工具。现在，
燃烧室和喷管中的流场特性已经可以用 CFD 技术很好地仿真出来， CFD 技术也能够为固体火
箭发动机结构和发动机的推力的设计提供重要参考依据。它也可以分析固体火箭发动机的流
场特征和喷管流场的特性，这将有助于优化设计的发动机。
1.2 固体火箭发动机的基本结构
固体火箭发动机的部件有固体点火装置、推进剂装药、燃烧室和喷管等等，如图 1.1 所示[10]
1.2.1 推进剂装药
火箭发动机能够产生动力的根本原因便是固体推进剂。固体推进剂一般由固体燃料、氧
化剂、添加剂等混合物构成，其具体型号可按配方成分的差异分为单基型、双基型、复合型