固体火箭推进系统

中国的现代固体推进技术是从20世纪50年代开始发展的
下一页 返回
三、固体火箭推进技术当前研究方向
1、研制高能量固体推进剂 研制高能量固体推进剂主要以使用效能更高的组元来代替现有的推进
剂元组 2、材料与结构的改进 改进固体火箭发动机的结构设计及采用新材料是改善固体火箭发动机
质量特性的基本途径，也是固体火箭发动机的发展方向之一 3、理论与试验研究的发展 要进行理论方法和模拟方法的改进，利用计算机模拟仿真技术及先进
上一页 返回
第七节 固体火箭发动机装药
一、装药药型分类
按药柱燃烧面的变化规律可以分为恒面性药柱、减面性药柱和增面性 药柱
按燃烧表面所处的位置可分为端面燃烧药柱、侧面燃烧药柱和侧、端 面同时燃烧药柱
按燃烧方向可分为一维药柱、二பைடு நூலகம்药柱和三维药柱 按药柱的几何形状可分为管形药柱、星形药柱、车轮形药柱、开槽管
上一页 返回
返回
第四节 固体火箭发动机主要组 成结构及其工作原理
一、燃烧室
1、燃烧室壳体 （1）金属材料筒体（2）复合材料筒体（3）双层材料筒体 2、封头结构 3、燃烧室的连接与密封结构 4、药柱的支承结构 5、燃烧室热防护
二、喷管
1、喷管分类 （1）按喷管个数分类，分为单个喷管和多个喷管 （2）按结构材料分类，分为简单喷管和复合喷管
推力矢量系统来实现姿态控制。 推进系统的推力装置来使推力终止。
下一页 返回
三、固体火箭系统推进系统的特点
优点：
1、结构简单
2、使用与维护方便
3、可靠性高
4、质量比高、体积比冲高
5、加速性能好，能快速响应攻击目标
6、成本低
缺点：
1、比冲较低
2、工作是时间短
3、推力大小的可调性差
上一页 返回
第十节 固体火箭推力终止装置
一、推力终止装置分类
二、反向喷管推力终止装置
1、反向喷管工作原理与结构
2、几种打开反向喷管装置
（1）爆炸螺旋打开装置
（2）聚能爆破打开装置
3、反向喷管性能要求
①打开装置的动作迅速，工作可靠
②各反向喷管产生的推力相同
③各反向喷管打开的同步性好
（3）侧、端燃药柱 其特点是燃烧面大
上一页 返回
第八节 固体火箭发动机的内弹 道计算
一、内弹道计算任务 二、燃烧室中的燃气流动与压强变化
1、燃烧室中的燃气流动 2、燃烧室压强的变化 固体火箭发动机工作过程燃烧室压强-时间曲线分为三个阶段：
（1）发动机启动阶段（上升段） （2）发动机工作阶段（平衡段） （3）下降段（拖尾段）
1、推力矢量控制装置分类
燃气桨、燃气舵
固定喷管 喷流致偏环
摆动喷管套
固体火箭发动机
辅助发动机 液体火箭发动机
机械式
柔性接头可动喷管
推力矢量控制系统
球窝接头可动喷管
旋转喷管
可动喷管 液浮轴承可动喷管
铰接接头可动喷管
常平架可动喷管
惰性液体二次喷射
液体二次喷射 活性液体二次喷射
液体二次喷射式
燃气二次喷射
上一页 下一页 返回
三、航天运载固体火箭发动机
1、FG-02固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）结构组成 2、星37D（TE-M-364-3）固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）结构组成：燃烧室、装药、喷管及点火装置组成
上一页 下一页 返回
四、航天器固体火箭发动机
（1）作用与特点 （2）基本组成 燃烧室：由燃烧室壳体及内绝热层组成 装药：由HTPB复合推进剂浇铸成型 喷管：喷管为潜入式固定喷管 点火装置：由点火器和安全保险装置组成
上一页 下一页 返回
3、固定喷管推力矢量控制系统 （1）扰流片推力矢量控制
①扰流片推力控制装置的结构原理 ②扰流片侧向力的影响因素 （2）摆帽推力矢量控制 ①摆帽推力矢量控制装置结构原理 ②摆帽控制装置侧向力的影响因素 4、活动发动机推力矢量控制 （1）游动发动机 （2）球形发动机
的测试技术去完善固体火箭发动机的诸多理论研究，从而大大缩短发 动机的研制周期，提高发动机的可靠性
上一页 返回
第三节 固体火箭发动机的组成 与分类
一、固体火箭发动机主要组成
固体火箭发动机主要由固体推进剂药柱、燃烧室壳体、喷管和点火装 置组成。
二、固体火箭发动机分类
1、按照药柱的装填方式分类 2、按推进剂种类分类 3、按药柱种类分类 4、按喷管数目分类 5、只能喷管的安装方式分类 6、按推力级数分类
上一页 下一页 返回
端面燃烧药柱的缺点： ①燃烧面积小，因而发动机推力也小 ②对于发动机来讲，燃烧过程其重心变化较大 ③燃烧过程中，随着药柱燃面位置退移，为避免高温燃气与燃烧室 壁接触，应有可靠的绝热层 ④点火困难且有初始压力爬升现象，为保证发动机性能，必须对平 端面采取措施
（2）侧燃药柱 ①星形药柱 ②管形药柱 ③车轮形药柱
上一页 返回
第十三节 固体火箭发动机应用 举例
一、战术导弹固体火箭发动机
1、空-空导弹固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）发动机基本组成 2、地-空导弹固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）结构组成
下一页 返回
二、战略导弹固体火箭发动机
1、M55E-1固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）发动机组成 2、PC-12-3固体火箭发动机 （1）作用与特点 （2）发动机组成
④结构简单，质量轻，琐紧强度足够
返回
第十一节 点火安全保险装置
一、电安全保险装置 二、机械式安全保险装置
1、堵塞火道安全保险装置 2、火道错位安全保险装置 3、电磁驱动式安全保险装置 4、微电机式安全保险装置
返回
第十二节 固体推进剂燃气发生 器
一、固体推进剂燃气发生器的特点
1、固体推进剂燃气发生器的功能特点 2、固体燃气发生器的设计特点
第五章 固体火箭推进系统
第一节 固体火箭推进系统的组成、工作原理与 特点
第二节 固体火箭发动机的应用与发展 第三节 固体火箭发动机的组成与分类 第四节 固体火箭发动机主要组成结构及其工作
原理 第五节 固体推进剂 第六节 固体推进剂的燃烧特性
下一页
第七节 固体火箭发动机装药 第八节 固体火箭发动机的内弹道计算 第九节 固体火箭推力矢量控制装置 第十节 固体火箭推力终止装置 第十一节 点火安全保险装置 第十二节 固体推进剂燃气发生器 第十三节 固体火箭发动机应用举例
二、固体燃气发生器的应用
1、作为启动装置 2、用于火箭冲压组合发动机 3、作为气源装置 4、作为战略导弹弹射动力源（高压室） 5、用于地面试车台的气源 6、应用于国民经济建设中
下一页 返回
三、导弹弹射用固体燃气发生器
1、燃气-蒸汽式弹射用燃气发生器 2、燃气式弹射用燃气发生器
四、气源式燃气发生器
4、发动机性能受外界环境温度影响大
5保证发动机稳定燃烧的临界压力高
上一页 返回
第二节 固体火箭发动机的应用 与发展
一、固体火箭发动机的应用
1、应用于各类型火箭和导弹 2、应用于航天技术 3、在航空及民航领域应用 4、在国民经济建设中应用
二、固体火箭推进技术的发展
中国是固体火箭的发源地，早在南宋时期中国就有了用于战争的以黑 火药作推进剂的固体火箭。
上一页
第一节 固体火箭推进系统的组 成、工作原理与特点
一、固体火箭推进系统的组成
固体火箭推进系统主要由固体火箭发动机、点火安全保险装置、推力 矢量控制装置、推力终止装置等组成。
二、固体火箭推进系统的工作原理
首先要对点火装置解除保险，即安全机构解锁。接到点火指令，对点 火装置通电点燃点火药，点火药产生的具有一定压力的高温燃烧产物 流经装药表面，瞬间将装药从局部到全部点燃，药柱燃烧产生的燃气 迅速充填燃烧室。燃烧室内高温高压燃气流向喷管，在喷管内膨胀加 速，最后以超音速气流从喷管出口排出，形成反作用力，即推力。
二、固体推进剂的稳态燃烧过程
1、双基推进剂的稳态燃烧过程 （1）亚表面及表面反应区 （2）嘶嘶反应区 （3）暗区 （4）发光火焰区
下一页 返回
三、固体推进剂的燃速特性
1、推进剂性能对燃速的影响 2、压强对燃速的影响 3、初温对燃速的影响 4、燃气速度对燃速的影响 5、加速度场对燃速的影响
下一页 返回
三、燃烧室压强-时间曲线的简化计算
所谓燃烧室压强-时间曲线的简化计算，是基于发动机的零维内弹道 计算的基本方程
1、上升段压强-时间曲线计算
2、工作段压强-时间曲线计算
3、结束段压强-时间曲线计算
上一页 返回
第九节 固体火箭推力矢量控制
装置
一、固体火箭推力矢量控制装置的分类与要求
二、运载火箭与导弹对固体推进剂的要求
1、推进剂应具有需要的能量特性 2、应具有良好的内弹道性能 3、具有良好的力学性能 4、推进剂应具有良好的燃烧特性 5、推进剂的生产经济性好
上一页 返回
第六节 固体推进剂的燃烧特性
一、固体推进剂的燃烧特性
“几何燃烧定律”是固体推进剂燃烧的重要定律，是对推进剂燃烧表 面推进的规律的描述。它包括三项基本假设： ① 整个装药的燃烧表 面同时点燃②装药成分均匀，燃烧表面各点的条件相同 ③燃烧表面 上的各点都以相同的燃速向装药里面推进
气体二次喷射 热气体二次喷射
空气二次喷射
下一页 返回
2、基本要求 ①提供足够的侧向控制力 ②作动力矩要小 ③装置应有较好的动态特性 ④对发动机造成的轴向推力损失小 ⑤工作可靠、结构紧凑、质量轻、维护方便
几点原则： ①继承性 ②可靠性 ③性能潜力 ④质量与体积 ⑤安装与维护 ⑥经济性
上一页 下一页 返回 第一 张幻
三、点火装置
1、点火性能和点火过程 2、烟火剂点火器
（1）整体式点火器（2）分装式点火器（3）组合式点火器 3、点火发动机 特点：
① 点火发动机的点火燃气流量和持续时间可以严格控制，而且还可 以按设计要求使点火燃气按一定方向喷射 ② 可采用主装药所用的推进剂作点火药，不必采用昂贵的高能烟火 剂 ③点火发动机由于有装药燃烧，不会出现局部高压和燃爆
上一页 下一页 返回
2、可动喷管推力矢量控制系统 （1）铰接接头摆动喷管推力矢量控制 ①摆动喷管结构及其特点 ②摆动喷管侧向控制力和操纵力矩 （2）柔性喷管推力矢量控制 ①柔性摆动喷管结构与工作原理 ②柔性喷管的分类与特点 （3）液浮轴承摆动摆动喷管推力矢量控制 ①基本原理与结构 ②液浮喷管性能
形药柱、椎柱形药柱、翼柱形药柱和多孔形药柱等
下一页 返回
二、典型药柱介绍
1、术语与基本概念 ①燃层厚 ②总燃层厚 ③肉厚系数 ④装填系数 ⑤包覆层 ⑥ 人工脱粘层 ⑦燃烧时间 ⑧工作时间
2、典型药柱 （1）端面燃烧药柱
端面燃烧药柱的主要优点： ①能恒面性燃烧 ②具有端面燃烧药柱的发动机可以实现长时间工作 ③装填系数最大 ④不会产生初始压力峰 ⑤形状及结构简单，制造容易 ⑥具有固有的高强度
上一页 返回
第五节 固体推进剂
一、固体推进剂分类及其组成
1、双层推进剂（DB） 基本组成是硝化棉和消化甘油
2、复合推进剂 主要由氧化剂、粘合剂和金属燃料组成，此外，还有少量其他成分， 目的是改善推进剂的某些性能
3、复合双基推进剂 在双基推进剂的基础上加入了高能量的燃烧剂和氧化剂
下一页 返回
下一页 返回
（3）按与燃烧室的安装方式分类，分为普通喷管和潜入式喷管 （4）按与燃烧室壳体连接形式分类，分为固定喷管和活动喷管 （5）按喷管型面分类，分为锥形喷管和特型喷管 2、喷管的热防护 （1）喷管的受热分析
工作时间稍长的发动机的喷管皆应采取热防护措施 （2）喷管的热防护
就是选用耐热且耐烧蚀的材料进行合理的热防护结构设计 （3）热防护材料 ①喉衬材 ②耐烧蚀层材料 ③绝热层材料
上一页 下一页 返回
二、典型推力矢量控制装置
1、液体二次注射推力矢量控制装置 （1）基本组成与工作原理
上一页 下一页 返回
（2）液体二次注射推控制装置的优缺点 优点：
①频率响应快 ②轴向推力增加 ③侧向力作用点不变 ④喷管固定不动 ⑤研制成本低、周期短 缺点： 提供的侧向力有限，一般最大推力矢量偏角不超过6。左右，装置比 较复杂，可靠性降低