目前的火箭主要分為兩種:液體火箭和固體火箭。液體火箭系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)推力室）、推進(jìn)劑及裝載推進(jìn)劑組元的貯箱和輸送系統(tǒng)組成。液體火箭優(yōu)點(diǎn)在于推力可調(diào),缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,需要提前加注燃料才能使用。固體火箭系統(tǒng)主要由藥柱、燃燒室、噴管組件和點(diǎn)火裝置等組成。固體火箭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、能快速反應(yīng),因此被廣泛應(yīng)用于導(dǎo)彈系統(tǒng)、航空、航天等領(lǐng)域,會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前激烈的導(dǎo)彈競(jìng)爭(zhēng)和日益高效的防御系統(tǒng)要求使用固體推進(jìn)劑的固體火箭能夠?qū)崿F(xiàn)推力隨機(jī)、主動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)己方的導(dǎo)彈通過(guò)高度的機(jī)動(dòng)性突破敵方防御系統(tǒng)或攔截?cái)撤綄?dǎo)彈。為完成固體火箭推力可調(diào)的目標(biāo),科研工作者根據(jù)固體火箭系統(tǒng)和固體推進(jìn)劑成分提出了解決辦法。這些解決辦法包括:調(diào)節(jié)噴管面積的發(fā)動(dòng)機(jī)、多脈沖固體推進(jìn)劑、凝膠推進(jìn)劑、電控固體推進(jìn)劑等。綜合對(duì)比科研工作者提出的解決辦法,通過(guò)通、斷電和調(diào)節(jié)電壓大小的操作可以來(lái)控制電控固體推進(jìn)劑的點(diǎn)火、熄火和燃速調(diào)控的電控固體推進(jìn)劑原理簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易,是最有前途的推力可控的固體推進(jìn)劑。綜述了電控固體推進(jìn)劑的工作原理,包括電控固體推進(jìn)劑的導(dǎo)電、硝酸羥胺的電解、分解。其中,電控固體推進(jìn)劑的導(dǎo)電由導(dǎo)電物質(zhì)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

左：液體火箭，右：固體火箭[6]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文7效調(diào)控，但是在調(diào)節(jié)推力矢量時(shí)的旋轉(zhuǎn)容易造成推力損失。圖1-2渦流閥方案[19]Bendix[19]公司首先研究渦流閥。他們先研究了渦流閥調(diào)控推力矢量的論證,并開(kāi)展了可行性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。這項(xiàng)初步的探索性計(jì)劃旨在說(shuō)明渦流閥控制火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性，成功地指出了渦流閥火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是一種很有前途的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置。能通過(guò)少量的熱（1093℃）氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)的熱（3589℃）氣流的控制，并且不同喉栓，沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件暴露在高溫氣體中。不必考慮它們通常對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)施加的限制，可使用可控固體推進(jìn)劑發(fā)動(dòng)機(jī)所需的推進(jìn)劑。Bendix公司的Kasselmann.K[20]等人開(kāi)發(fā)了一種大容量的熱煤氣流量控制用射流閥。兩個(gè)閥串聯(lián)可以產(chǎn)生200比1的高流量增益。射流閥的入口流量可以節(jié)流至最大總流量的20%。射流閥出口有一個(gè)流量接收器，可以從總流量的90%的最大流量連續(xù)調(diào)節(jié)到完全關(guān)閉。他認(rèn)為制造方法、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料是射流閥的限制因素。并且指出設(shè)計(jì)輕量化、絕緣結(jié)構(gòu)，能夠承受節(jié)流和中斷熱氣體計(jì)量過(guò)程中遇到的熱沖擊的射流閥是未來(lái)的重點(diǎn)。關(guān)于渦流閥，國(guó)內(nèi)的魏祥庚[21-25]做了大量工作。他們發(fā)現(xiàn)較低的渦流室的高度、較大的進(jìn)氣面積、較大的渦流室直徑對(duì)于提高渦流閥的性能有極大的幫助，但是減小渦流室高度的副作用是會(huì)增加氣流與壁面的摩擦損失，增加渦流室半徑的弊端在于會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)消極質(zhì)量；控制變量的條件下提高控制流的溫度和控制流的流量對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推力調(diào)節(jié)比有利，隨著控制流質(zhì)量流率和噴射速度的增加，推力調(diào)節(jié)比也在增加；調(diào)節(jié)控制流的角度可以完美的改變渦流閥變推力發(fā)動(dòng)機(jī)的推力調(diào)節(jié)比，并且控制流的角度越小，推力調(diào)節(jié)比越大；渦流閥的推力調(diào)節(jié)效果要比加質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)秀26%的能力；在一定控制流量下?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)理學(xué)碩士學(xué)位論文8大部分區(qū)域的壓強(qiáng)分布較為均勻、緩和；他們發(fā)現(xiàn)有利于調(diào)節(jié)推力的因素，即渦核結(jié)構(gòu)存在于流場(chǎng)中心。他的努力探索為后人探索鋪平了道路，提供了有效的理論支持。（2）控制推進(jìn)劑質(zhì)量燃速的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)控制推進(jìn)劑質(zhì)量燃速的變推力發(fā)動(dòng)機(jī)[26,27]，包括三種方案：第一種是激光通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒角來(lái)控制燃速。激光通過(guò)光導(dǎo)纖維打到燃燒面上，激光的存在會(huì)改變?nèi)紵F角，光強(qiáng)的大小可以有效調(diào)節(jié)燃燒錐角，這樣燃燒室的壓力輕易的調(diào)節(jié)，也就是推力可調(diào)。圖1-3激光調(diào)節(jié)燃速的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)[26]第二種調(diào)節(jié)毛細(xì)管通的進(jìn)氣流量來(lái)控制燃速，如圖1-3所示。因?yàn)楸砻娆F(xiàn)象，毛細(xì)管中流體的流速遠(yuǎn)快于一般的管道。通過(guò)閥門(mén)控制通過(guò)毛細(xì)管輸送到燃燒室的氣體流量可以有效的改變空氣的供給量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)推力的可調(diào)節(jié)性。第三種是在推進(jìn)劑中包埋具有負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)的推進(jìn)劑藥芯來(lái)調(diào)節(jié)燃速。大多數(shù)推進(jìn)劑是正指數(shù)推進(jìn)劑，推力變化隨燃燒壓強(qiáng)變化很大，負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)指數(shù)推進(jìn)劑正好相反。使用負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)的推進(jìn)劑代替部分的普通推進(jìn)劑的成分，使這個(gè)負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)推進(jìn)劑藥芯形成高燃速區(qū)，從而由它來(lái)決定強(qiáng)迫錐燃燒角度。當(dāng)用可改變噴管截面來(lái)改變?nèi)紵覊簭?qiáng)時(shí)，它不僅可以調(diào)節(jié)推力的大小，而且使整個(gè)藥柱具有強(qiáng)烈的負(fù)壓強(qiáng)指數(shù)特性，主推進(jìn)劑仍可以采用高性能配方，發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)彈道特性基本上不會(huì)降低。推進(jìn)劑燃燒時(shí)，溫度在3000℃左右，光導(dǎo)纖維和毛細(xì)管在這樣的溫度下性能不穩(wěn)定，因?yàn)椴牧系南拗疲@樣的想法僅僅存在于設(shè)想中。CohenJ[27]指出，與傳統(tǒng)的正指數(shù)推進(jìn)劑相比，使用燃燒率為負(fù)壓指數(shù)的推進(jìn)劑可獲得顯著的效益。在給定的壓力變化下具有更高的節(jié)流比，并且在消除過(guò)沖和過(guò)沖的情況下具有更快的響應(yīng)。對(duì)于負(fù)指數(shù)可控的藥芯，另一?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3338450