基于阶梯多根装药的固体火箭发动机内弹道设计方法研究

周柏航，王 浩，阮文俊

(南京理工大学 能源与动力工程学院，南京 210094)

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近年来，阶梯多根固体火箭发动机在大长径比的短距离、高效能的推力火箭中使用的越来越多。采用阶梯多根固体火药的装药结构，可克服大长径比下推进剂点火不一致性带来危险的压力波问题，还可增加推进剂的质量比和燃气生成速率，提高火箭发动机的做功效率[1]。

国内外对于阶梯多根装药这种装药形式的固体火箭发动机的研究大多都是将重点集中在点火特性、初始压力峰和火焰传播等，或者以单项试验研究为主[2-4]，对于这种形式的固体火箭发动机理论设计与推力性能试验研究很少见。孟亮飞等[5]运用FLUENT软件对阶梯装药固体火箭发动机点火内流场进行了数值模拟，得到了点火过程中前后燃烧室的压力分布和点火器喷孔附近的激波传递情况。张智慧等[6]采用实验研究和理论计算分析相结合的方法，分析了点火药量、装药数量、限燃面积对初始压强峰的影响，找出抑制初始压强峰的方法。王健儒等[7]对某大型分段式固体火箭发动机工作初期小火箭式点火装置的火焰喷射方式、分段对接部位火焰传播过程以及前后翼燃面的传播过程等进行数值研究。根据提高燃烧效率和喷管效率[8-10]，实现提高发动机做功效率，固体火箭发动机内流场数值模拟为发动机设计提供参考依据[11-13]。

在发动机设计中，为提高固体火箭发动机的质量比，要求壳体能承受较大的内压和装填较多的推进剂，采用阶梯多根装药结构可以大幅提高火箭发动机的质量比[1]。……