3.1  基本假设，控制方程与边界条件 15

3.1.1  基本假设 15

3.1.2  控制方程 15

3.1.3  边界条件 15

3.2  本课题的计算方法 16

4.  含化学反应的内流场数值模拟结果与分析 17

4.1  流场特征分析 17

4.1.1  燃料质量流率 17

4.1.2  流场结构 17

4.1.3  变喉径条件下流场结构对比 19

4.1.4  非设计点流场结构对比 22

总结 23

致  谢 24

参考文献 25

1  绪论

1.1  课题研究背景意义

二次世界大战期间火炮作为“战争之神”一直被各个国家所重视，其超远的射程和巨大的威力在战场上让人望而生畏，而更远的射程毫无疑问是火炮设计的主要发展方向。目前，以提高炮口初速来进一步提高射程的方法，在火炮发展到今天的程度已经基本达到了它的极限。为此，研究人员提出了新的课题，自身携带具有动力设备的火箭增程弹的研究。但是火箭增程除了复杂的设计制作工艺和高昂的成本外，也增加了炮弹的不确定性。现阶段，冲压火箭增程弹凭借其结构的简易性和较少的资源消耗而得到了迅速的发展。同种型号的产品较之传统火炮来说，它的射程有了100%的提升。论文网

然而，到目前为止固体燃料冲压增程炮弹的研发制造技术还有一些难点没有突破。包括：

(1)运用固体燃料冲压发动机的增程炮弹总体技术。通过分析炮弹总体与固体燃料发动机之间的相互影响关系，进行炮弹-进气道-发动机的一体化设计技术研究，确定满足炮弹飞行任务的固体燃料冲压发动机方案、进气道形式和气动布局、飞行控制方式等，使炮弹总体性能最优；

(2)发动机设计技术。由炮弹的飞行高度、飞行速度以及飞行姿态等状态和指标，来设计发动机的整体结构尺寸，以及选择发动机的设计马赫数，发射初速以及超临界裕度等设计指标，从而确定冲压发动机的总体结构，燃速控制、燃烧室与喷管以及补燃室的结构等，对必要部件的确定和设计参数提出具体要求；

(3) 贫氧推进剂技术。提高贫氧推进剂能量研究，包括：研究改善含硼推进剂点火性能的途径，合理组织含硼推进剂在燃烧室以及富燃燃气在补燃室的燃烧，提高含硼推进剂的燃烧效率，添加高能粘合剂，确保药柱在高速发射时耐冲击、不脱落、不碎裂。改善贫氧推进剂的点火性能、减少氧化剂含量、提高推进剂能量、提高燃速；

(4) 机构设计与火炮系统设计技术。弹体设计时，炮弹质心应在压心之前，尾翼也应根据空气动力学进行设计。关键部件应保证正常工作，还应进行部件的受力分析与热分析，而且对火炮发射装置也提出了设计要求；

(5) 数值模拟技术。包括对外弹道的模拟以及对内流场的模拟，外弹道模拟包括对飞行过程中推力与阻力的变化，炮弹质量的改变以及发动机工作参数对射程的影响，内弹道模拟包括进气道、燃烧室、补燃室以及喷管的流动与燃烧模拟。随着计算技术的进步，数值模拟越来越多地用于工程设计；