固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火过程流固耦合分析

宋君才,许进升,杜红英,李宏文

(1.海军装备部驻上海地区第七军事代表室,上海 200433;2.南京理工大学 机械工程学院,江苏 南京 210094;3.晋西工业集团有限责任公司,山西 太原 030027)

常规固体火箭发动机推力调控性能差,能量不易管理,受到设计方案的影响限制。当前火箭武器正朝远程化、高机动、强突防的方向发展,要求其动力装置具有优异的工作效能和调节能力。常规固体火箭发动机已暴露出能力不足的问题,难以满足现代战争对高机动性的需求。双脉冲固体火箭发动机采用隔离装置将燃烧室分成两段,且均能独立工作。当Ⅰ脉冲工作时,Ⅱ脉冲装药可保持完整,在收到点火指令后再次点火工作,因此双脉冲发动机可多次产生推力。导弹总体按弹道实时需求顺次下达点火指令,依靠多级推力提升火箭武器的射程和末速,从而提高火箭武器的机动性和突防能力[1-2]。

双脉冲发动机可分为隔舱式和隔层式2种。隔舱式主要分为喷离隔塞式、易碎隔板式和金属膜片式等,隔层式隔离装置主要分为轴向隔离、径向隔离和轴径混合隔离等[3-4]。KIM等[5]研制了一种混合型隔层式双脉冲固体火箭发动机,并通过热试车验证了设计方案的可行性,CHO等[6]针对该方案研究了隔层孔径与喷管喉径比值对发动机内弹道性能的影响规律。

双脉冲固体火箭发动机Ⅱ脉冲点火过程机理复杂,涉及到流动、燃烧以及受力形变等基础问题,是一个复杂的流固耦合过程。受试验手段的限制,数值模拟是当前研究固体火箭发动机点火过程的主要手段[7-8]。……