双脉冲火箭发动机设计+文献综述(4)
图1-7 ERINT微型发动机
1．3 固体火箭发动机的基本组成
固体火箭发动机的基本组成如图1-8所示，固体火箭发动机主要由4部分组成：
（1）推进剂装药。推进剂装药是固体火箭发动机的能源。它根据发动机正常工作条件设计成的具有一定尺寸要求的火箭火药药柱。目前常用的固体火箭推进剂有三种：双基推进剂、改性双基推进剂和复合推进剂。根据所设计发动机的要求，固体火箭火药可以按尺寸要求预先压制成各种药型，然后装入燃烧室，也可以用浇注的方法固体在燃烧室内壁。采用何种装填方法主要取决于所使用的装药药型，最常见的药型有单孔管状药和星孔形药。发动机的装药具体情况取决于发动机的总体设计。
1.推进剂装药 2.燃烧室壳体 3.喷管 4.点火装置
图1-8 固体火箭发动机的基本组成
（2）燃烧室。燃烧室是固体火箭发动机的重要部件之一，主要由燃烧室壳体和内绝热层构成。前者是燃烧室的主要承载部件，后者则是前者的热防护层。燃烧室为固体火箭推进剂装药提供了贮存和燃烧的场所，而燃烧室一般由筒体和前、后封头构成。燃烧室内燃气的压力和温度可分别高达几兆帕至几十兆帕和摄氏二三千度以上。燃烧室中流速较低，压力变化幅度小，故近似地按不可压流处理。目前冲量分析法在燃烧室的设计过程中得到了很大程度的应用，这种方法的计算周期较短，具有较强的实时性[2]。而为了获得燃烧室内更加细致的信息，就需要将计算流体力学的方法引入到燃烧室的设计中。
（3）喷管。喷管不仅是固体火箭发动机的能量转换装置，同时又是燃气流量的控制装置，能使发动机燃烧室内建立起一定的工作压力。它主要由喷管壳体和热防护组成。根据固体火箭发动机喷管的前部是在燃烧室内还是在燃烧室外，可将喷管分为潜入式和非潜入式两种。潜入式喷管的应用是固体火箭发动机设计的进步，但也带来一些问题，喷管的前部分潜入发动机燃烧室后部，导致喷管和与其相配合的发动机对接部分，与非潜入式喷管和发动机的相应部分结构产生差异，使发动机的内流场也发生变化，由此必然给发动机的性能和安全性等带来影响[3]。目前对喷管中燃气流动的研究有数值分析和实验研究两种方法，对于几何形状相对复杂的情形，几何相似和动力相似的矛盾有时又难以处理，给实验研究带来较大困难，同时实验研究的经费消耗往往难以承受。通过实验研究可以得到喷管内温度、压力、流动速度，但是测量比较困难。因此，现在越来越多地采用数值模拟的方法。另一种方法如一文解析法是目前使用较广和有效的一种，其方便之处在于求解时不需要考虑具体的流动。
（4）点火装置。点火装置提供一定的初始热量和点火压力，以便点燃装药并使之稳定燃烧。它由发火系统和能量释放系统组成。固体火箭发动机常用的点火装置是烟火剂点火器和点火发动机。对于中小发动机广泛使用烟火剂点火器，对于大型发动机则采用点火发动机点火。点火装置由发火系统、能量释放系统和连接件组成。点火装置是固体火箭发动机工作的启动装置，是最危险的部件，也是最容易发生故障的部件。因此，点火装置不仅要具有良好的点火性能、较高的工作可靠性、安全性，而且要检修方便。目前用于武器上的安全保险机构从结构原理上可分为：机械式、机电式与电子式安全点火机构[4]。传统的机械式安全点火机构(MSAD)和机电式安全点火机构(MESAD)，其与点火药盒问都是通过机械隔爆机构，从物理结构上隔断点火路径的，然后依据环境条件通过机械结构或电机移动隔爆机构接通点火回路解除保险。由于结构原理的限制，此类保险机构存在体积大、质量重、造价高、通用性差等问题。电子式安全点火机构全部采用电子线路控制，结构简单通用性强，能够满足各种类型发动机点火需要，解决了以往点火机构在结构原理上的限制与缺陷，同时可以将其应用推广到其它领域，在理论与实际中都具有很大的价值和意义[5]。
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