【文章內(nèi)容簡介】 7 不是恒定的，因此總沖定義為： I=∫ Fdtta0 (29) 平均推力的定義為： FP=∫ Fdtta0ta （ 210） 比沖是燃燒一千克推進劑所產(chǎn)生的沖量，用符號 Is表示： Is= IMp （ 211） 幾組滿足要求的裝藥及其尺寸 由 、 和 關(guān)于固體火箭發(fā)動機總沖、推力和平均推力與推進劑燃燒溫度，噴管出口氣流速度的關(guān)系可知，要滿足 中要求的發(fā)動機，現(xiàn)做出 如表 假設(shè)： 表 I Fp ta 250kN s 50kN 5s 現(xiàn)用上面假定的參數(shù)并且由 給出推進劑能量特性計算相應(yīng)推進劑的質(zhì)量和體積，如表 ： 表 項目 名稱 質(zhì)量 m（ kg） 體積 V(m3) 哈爾濱工程大學本科生課程設(shè)計 8 續(xù)表 DB DB/AP/Al DB/AP/Be PU/AP/Al PU/AP/Be CTPB/AP/Al CTPB/AP/Be HTPB/AP/Al PBAN/AP/Al 而給定發(fā)動機的體積范圍為 V,貌似每一種推進劑都滿足要求。 但是另一方面，考慮到質(zhì)量流量 m? ≈ 23kg/s，并假定噴管充分膨脹，即出口壓力與環(huán)境壓力相等，那么出口噴氣速度大小為 ue=Fp/m? =。而 PU/AP/Al 與 CTPB/AP/Al、 CTPB/AP/Al 與 HTPB/AP/Al 和 PBAN/AP/Al 和 PU/AP/Al 質(zhì)量和體積都一樣，我們可以選擇其中的一組作為計算來分析其特性和相應(yīng)參數(shù)。 現(xiàn) 初步選定 取如下 三組裝藥具體計算如表 ： 哈爾濱工程大學本科生課程設(shè)計 9 表 名稱 項目 質(zhì)量（ kg） 體積（ m3） DB DB/AP/Al DB/AP/Be 具體選擇哪一種和其詳細的尺寸將在第三章星形裝藥討論之后確定。 小結(jié) 本章主要通過討論由原始設(shè)計要求總沖 I，比沖 Is，平均推力 Fp以及火箭發(fā)動機的幾何尺寸要求，再根據(jù)可選擇的推進劑能量特性，選擇相應(yīng)的滿足要求的裝藥。這是發(fā)動機設(shè)計過程中必不可少的一個環(huán)節(jié)，也是它的理論基礎(chǔ)和需要做的第一步。但是，光有這些還遠遠不夠，我們還要控制推進劑燃燒的速度，并建立初始壓強等。下一章，我們將討論怎么在規(guī)定的時間內(nèi)將推進劑又好又快的燃燒所滿足的裝藥形狀。 哈爾濱工程大學本科生課程設(shè)計 10 第三章 星形裝藥的內(nèi)彈道特性 概說 內(nèi)彈道是從槍炮技術(shù)中引進來的一個詞，它研究的是發(fā)射過程中彈丸在膛內(nèi)壓強的變化。在固體火箭發(fā)動機的早期研究中，也將發(fā)動機內(nèi)部工作過程作為內(nèi)彈道問題來研究， 其核心問題是確定燃燒室內(nèi)壓強歲時間的變化，所謂內(nèi)彈道計算就是計算燃燒室的壓強。但是，隨著發(fā)動機的發(fā)展，由于燃氣氣流流動速度的增大，燃燒室內(nèi)的壓強不僅隨時間變化，而且沿著軸向方向也有變化，還應(yīng)該考慮壓強在空間中的分布規(guī)律。因此，燃燒室的壓強計算不僅涉及其中的流動過程，實際上已經(jīng)逐漸發(fā)展成為燃燒室內(nèi)壓強和氣動流場的計算。 燃燒室的壓強是一個很重要的參數(shù)。首先，其直接決定發(fā)動機的推力；然后，它決定發(fā)動機工作時間的長短；最后，它還是保證發(fā)動機穩(wěn)定工作的必要條件。一般來說，燃燒室中壓強與燃氣生成率有關(guān)系。 如果燃燒室內(nèi) 燃氣生成率不斷增加，超過流率，壓強就會增加；反之，就會減少；當燃氣的生成率和流率相等時，壓強趨于穩(wěn)定。 在發(fā)動機的啟動過程中，有一個點火過程，這個過程便是燃燒室內(nèi)壓強的建立過程。當發(fā)動機點火后，產(chǎn)生的燃氣迅速擴張到腔內(nèi)并使腔內(nèi)的壓力升高直到穩(wěn)定，這是壓強的上升段；而后，壓強有一段時間的穩(wěn)定，這便是發(fā)動機的工作段；最后由于推進劑的消耗，燃氣生成率小于流率，腔內(nèi)壓強減小，這便是壓強的拖尾段。 在眾多的裝藥選擇中，有一種裝藥 —— 星形裝藥 —— 尤其受到廣泛的運用。 其優(yōu)點在于側(cè)燃燃面大，能夠產(chǎn)生大推力；并且能夠通過控制 燃面的形狀而選擇增面、減面或者恒面燃燒，滿足相應(yīng)的推力要求。這將在以下章節(jié)詳細介紹。 哈爾濱工程大學本科生課程設(shè)計 11 燃速與壓強和溫度的關(guān)系 固體推進劑的燃速除了受推進劑本身性質(zhì)的影響以外，還受到壓強、初溫、氣流速度等的影響，這就是推進劑的燃速特性。 對絕大多數(shù)推進劑來說，燃速歲壓強的增加而顯著增加；有的推進劑則隨壓強的增加而增加較少甚至保持不變。 燃速： r=dedt； de 是沿燃面法線方向的垂直距離的變化； 通常用的推進劑燃速與壓強的關(guān)系式有： r=a+bp (31) r=bp (32) r=a+bpn (33) r=apn (34) 又有： m? =ρ pAbr (35) ρ p推進劑密度，定值； Ab是裝藥燃燒表面積。 另一方面，推進劑受初溫的影響比較顯著，隨著初溫的升高，燃速提高。初溫的變化范圍，應(yīng)該包括在發(fā)動機使用中可能遇到的溫度。一般為 50℃ ～+50℃ 。一般取 20℃作為實驗溫度。 ? p=[1r ?r?Ti]p=[?Inr?Ti]p (36) ? p=[1r △r△Ti]p=[Inr2?Inr1T2?T1]P (37) 從燃速的指數(shù)公式來看，如果壓強指數(shù) n不隨初溫變化，則由 哈爾濱工程大學本科生課程設(shè)計 12 Inr=Ina+nInp 可得到 ? p=[?Inr?Ti]p=dInadTi (38) 在保持壓強不變的情況下，燃速的溫度敏感系數(shù)可以寫成 ? p=1r drdTi