早在20世纪60年代初,美国就已开展了固体火箭发动机的可控熄火研究。试验证明,往燃烧室内喷射水、氟利昂等阻燃剂以及使燃烧室压力突降都能实现发动机的可控熄火。
70年代以来,美、日、加、意、西德等国对能够重复启动并提供间歇性推力的多脉冲固体火箭发动机进行了系统的研究。并且在级间隔板、轻型点火器和导弹飞控软件等方面取得了技术性的进展。
1976年美国的Crawford和Waco研究了双脉冲火箭发动机的阻隔系统,并于1978年申请了双脉冲火箭发动机阻隔系统的专利[1]。28658
1985年加拿大的Constantinou和Carrier等人研究了间歇性双推力火箭发动机,并于1990年申请了该专利[2]。
1987年,Smith,Carrier,Cconstantinou,Harris设计了一种间歇性双推力固体火箭发动机,这种新型的固体火箭发动机在同一燃烧室内,用硬质易碎的级间隔板把药柱分成两个部分,每段药柱都有其独立的点火装置,两段药柱共用一个喷管。通过点火试验他们证明了该发动机的技术可行性[3]。论文网
90年代波音公司研制的SRAM-A、SRAM-T和IDRA等导弹都使用了Herkules公司生产的双脉冲固体火箭发动机作为动力装置[4]。
1992年Dobrei,Andrew提出在空空导弹上使用双脉冲固体火箭发动机。他们还论证了装有双脉冲固体火箭发动机的导弹在飞行过程中能有效地躲避红外追踪[5]。
意大利在1994年用采用双脉冲固体火箭发动机的“伊特娜”导弹替代之前服役的“蝮蛇”空空导弹[6]。
1995年Dombrowski,Nevrincean,Frey研究了双脉冲固体火箭发动机的点火发射系统和控制系统,并发明了一套可使双脉冲固体火箭发动机安全稳定工作的系统。该系统能根据需要控制第二段脉冲的点火时间,并使第二段药柱能顺利点燃切持续燃烧,为导弹持续提供推力[7]。
2007年日本专家Mihara,Chiyako针对传统的脉冲发动机可能存在的一些问题进行了研究,一是为了确保第一段脉冲的安全性而降低整体的效率;二是第二段药柱点燃时,级间隔板能否被顺利打开。针对这两个问题,他们提出了一个新的设计理念。该发动机第一脉冲药柱包裹在第二脉冲药柱的外侧,两级装药通过阻燃、隔热的材料隔开,其工作原理与传统的脉冲发动机相似[8]。
2009年德国的Bayern-Chemie公司进行了超高速试验弹HFK的飞行试验,该弹采用软隔层双脉冲固体火箭发动机,飞行速度达到7马赫的世界纪录[9]。
国内研究现状
国内对双脉冲固体火箭发动机的研究始于上世纪80年代,虽然与国外相比起步较晚,但是也取得了一定的研究成果。
1989年,叶定友和王敬超在发表的《固体火箭发动机多次起动技术及其应用》一文中,介绍了能实现固体火箭发动机多次熄火和起动的几种方法,并对多次起动固体发动机的发展提出了几点看法[10]。
1992年,龚世杰、戴耀松等发表《多脉冲固体火箭发动机评述》,叙述了多脉冲固体火箭发动机在控制导弹速度、提高导弹射程等方面显示出的灵活性和优越性,并对该发动机的一些结构方案和关键技术进行了简要的介绍[11]。
1994年,韩世纬和钟景福在《多脉冲固体火箭发动机》一文中介绍了国外几种典型的多脉冲发动机的发展状况,讨论了其药柱、点火系统、绝热层和隔离系统等关键技术的情况[12]。
1995年,北京理工大学的朱光辰等人提出了一种带中间喷管的新型双脉冲固体火箭发动机设计方案,设计了一台参数可调的试验发动机,通过改变发动机的结构参数进行多次点火来获取实验数据,并建立了该发动机喉道流动过程的二文非稳态流动模型,试验结果与理论计算吻合得很好[13]。
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