某大長徑比固體火箭發動機不穩定燃燒試驗研究①

陳子豪，韓文超，章致海，吳 敏，方 恒

(1.武漢高德紅外股份有限公司導彈研究院，武漢 430205；2.湖北航天化學技術研究所，襄陽 441003)

0 引言

固體火箭發動機不穩定燃燒現象主要表現為發動機在某時刻燃燒室內壓強周期性振蕩，并伴隨有發動機的強烈振動或平均壓強漂移。由于壓強振蕩頻率往往與燃燒室聲腔頻率一致，因此發動機不穩定燃燒主要是推進劑的非穩態燃燒與燃燒室聲學特性之間的耦合所產生的。

在不穩定燃燒理論研究方面，國內外學者普遍認為，不穩定燃燒現象是擾動、增益、阻尼共同作用的結果。根據這一理論隨之發展出了發動機線性不穩定預示方法和非線性不穩定預示方法，可在發動機設計初期對其進行燃燒穩定性分析。在發動機不穩定燃燒工程解決方面，由于發動機不穩定燃燒受燃燒室內擾動、增益、阻尼等多種因素共同影響，因此工程解決不穩定燃燒的方法也多種多樣。目前，主流的解決方法有修改噴管型面，以增大阻尼；修改推進劑型面，改變聲腔頻率，以錯開推進劑燃燒響應頻率，從而減小增益；修改推進劑配方，以降低推進劑燃燒響應，從而減小增益。以上解決不穩定燃燒的方法各有優缺點，其中修改噴管型面可以不改變內彈道性能，但受制于尺寸限制，修改幅度往往有限，導致優化效果不明顯；修改推進劑型面若幅度過小，則優化效果不明顯，若幅度過大，又會大幅改變發動機內彈道性能，甚至顛覆發動機設計方案，導致研制周期大大增加；……