弹用固体燃料柱状装药冲压发动机性能分析

摘要

为了发展一种适用于超远程制导炮弹的高性能固体燃料冲压发动机，提出了一种采用柱状装药结构的新型发动机设计方案，以传统环状装药结构为参考，采用转捩的剪切应力输运和涡概念耗散方程，分别建立了两种结构的内弹道计算模型，获得了其流场结构与性能参数。结果表明:采用新型柱状装药结构可以增大燃料的装药质量和燃烧效率，但也会相应增加发动机总长和总压损失;对比参考环状装药发动机，在相同的进气质量流率下，柱状装药发动机补燃室隔板后高速气流的湍流动能明显更大，燃料与空气的掺混效果更好，喷口附近有更大范围的高温区;当进气质量流率为4kg/s时，相比参考发动机，采用柱状装药结构可使发动机燃烧效率提高约10.59%，推力提高约7.74%，比冲提高约13.13%，但此提升效果会随着空燃比的增大而减小;在相同的燃烧效率下，采用柱状装药结构可以有效缩短补燃室的长度，有利于增大其他部件的可用空间;该文提出的新型柱状装药结构为超远程制导炮弹固体冲压发动机的设计提供了一种可选择的结构方案。

关键词

固体燃料冲压发动机 / 内型面 / 隔板扰流 / 推力 / 燃烧效率