横向过载对固体火箭发动机推进剂点火建压过程的影响

官典， 李世鹏， 刘筑， 王宁飞

(1.北京理工大学 宇航学院， 北京 100081； 2.中国运载火箭技术研究院 空间物理重点实验室， 北京 100076)

0 引言

固体火箭发动机是一种结构紧凑、性能优良的动力装置，其工作过程耦合了燃烧、传热、辐射、火焰传播、压力建立和凝聚相侵蚀等一系列复杂物理和化学现象[1]。有研究表明：在过载情况下(如旋转产生的径向过载或横向机动产生的横向过载)，发动机内的上述物理或化学过程均会发生较大改变，致使真实飞行中发动机性能与地面静止实验结果相差很大，甚至会因为地面设计的参考不当造成发动机殉爆事故[1-6]。对大部分飞行试验结果研究发现，发动机从初始点火到稳定燃烧过程极易出现故障。由于实验难度大和数值描述复杂等原因，目前学术界对过载下在推进剂点火建压过程中侵蚀燃烧与过载效应耦合规律的研究依然匮乏。为了预示这一规律并保证发动机大过载下正常开启和工作，对横向过载条件下推进剂点火建压期间燃烧性能变化规律进行研究是基础的且势在必行的。

针对无过载时固体火箭发动机点火演变规律，国内外学者通过实验与数值模拟等方法已经做了大量研究。各种测试手段(如压力传感器及其热电偶测试[7]、镭射多普勒速度场测试[8]以及高速摄影[9])能够准确地捕捉实验中的关键数据，反映部分实验现象。但由于固体火箭点火是强瞬态过程，工程上很难测量和记录丰富的瞬时数据。……