1、第二章 固體火箭發(fā)動機裝藥設計第一節(jié) 推進劑型號與裝藥藥型的選擇 （一）小節(jié)一推進劑的選擇 （二）小節(jié)二裝藥藥型的選擇 第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計 （一）小節(jié)一裝藥尺寸與設計參量的關(guān)系 （二）小節(jié)二不同約束條件下的裝藥設計方法 第三節(jié) 星孔藥的裝藥設計 （一）小節(jié)一裝藥尺寸與設計參量的關(guān)系 （二）小節(jié)二星孔裝藥設計方法 下一頁第二章 固體火箭發(fā)動機裝藥設計第四節(jié) 輪孔藥的裝藥設計 （一）小節(jié)一裝藥尺寸與設計參量之間的關(guān)系 （二）小節(jié)二輪孔裝藥設計方法 第五節(jié) 裝藥的包覆 （一）小節(jié)一包覆層的主要功能與要求 （二）小節(jié)二包覆材料的選擇 （三）小節(jié)三包覆的工藝方法 上一頁下一頁第一節(jié) 推進劑型號

2、與裝藥藥型的選擇 2.1.1推進劑的選擇 設計火箭彈時一般都選用已經(jīng)定型生產(chǎn)的推進劑。從火箭彈設計角度出發(fā)，對選擇的推進劑有以下要求：（1）能量盡量高，即推進劑的比沖量盡量大。 （2）推進劑在燃燒室內(nèi)正常燃燒的臨界壓強盡可能低。 （3）壓強溫度系數(shù)小。（4）物理化學安定性好，沖擊摩擦感度小，強度好。 目前常用推進劑有雙基推進劑、改性雙基推進劑和復合推進劑三種類型 。返回上一頁下一頁第一節(jié) 推進劑型號與裝藥藥型的選擇 2.1.2裝藥藥型的選擇 裝藥藥型的選擇是裝藥設計的第一步，因為不同的藥型適用于不同要求的固體火箭發(fā)動機，并有不同的設計方法，只有選定了藥型之后，才能著手進行裝藥幾何尺寸的設計。

3、目前常用的藥型見圖21。 返回上一頁下一頁第一節(jié) 推進劑型號與裝藥藥型的選擇 一般來講，選擇裝藥藥型應根據(jù)以下原則： （1）使裝藥的藥型有足夠的燃燒面，以獲得必要的炮口速度。 （2）對燃燒室壁的傳熱小。從傳熱角度看，內(nèi)孔燃燒的裝藥傳熱最少。 （3）裝藥藥柱在燃燒室內(nèi)容易固定。 （4）裝藥的余藥少，利用率高。 （5）裝藥有足夠的強度。 （6）結(jié)構(gòu)及工藝簡單，便于大批量生產(chǎn)。返回上一頁下一頁第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計 具有單個中心圓孔的圓柱形裝藥稱為單孔管狀藥，它的形狀有四個參數(shù)確定，即外徑D、內(nèi)徑d、長度L和裝藥根數(shù)n，通常用DdLn表示。這種裝藥的兩端包覆時燃燒面呈等面性變化。如果裝藥較長，

4、長細比達10以上時端面不包覆亦可看做等面性裝藥。2.2.1裝藥尺寸與設計參量的關(guān)系 1. 單孔管狀藥燃燒面變化規(guī)律 實際燃燒過程中燃燒面的變化相當復雜。下面的推導是按照幾何燃燒定律在整個燃燒過程中，裝藥按平行層燃燒規(guī)律逐層燃燒進行推導的。因此推導得到的是裝藥燃燒面理論上的變化規(guī)律。 圖2-2 為無包覆單孔管狀藥燃燒面變化示意圖。 總?cè)济娴淖兓?guī)律為返回上一頁下一頁 由上式可知，當單孔管狀藥兩端不包覆時，呈線性減面性燃燒。用同樣方法可得到裝藥一端或兩端包覆時燃燒面變化規(guī)律。第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計2.通氣參量與裝藥尺寸的關(guān)系 在固體火箭發(fā)動機原理中，介紹過通氣參量 ，它定義為在固體火箭發(fā)動機

5、燃燒室中所研究的x截面前的裝藥燃燒面積 Abx 與該截面的燃氣通道截面積 Apx 之比，它在裝藥未燃燒時靠近噴管處一端最大，稱為起始通氣參量 0，其計算公式為返回上一頁下一頁 簡化后可得第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計 內(nèi)外通氣參量之比為返回上一頁下一頁 實驗證明， i 與 e 的比值對裝藥燃燒穩(wěn)定性及初始壓強峰有一定影響，尤其是在 o 較大時其影響更為明顯。為了使初始壓強峰不致過大以及保證正常燃燒的臨界壓強不致太高，i /e 的取值范圍通常為12。第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計3.充滿系數(shù)和極限充滿系數(shù) 充滿系數(shù)是裝藥在燃燒室橫截面上的充滿程度，即裝藥橫截面積與燃燒室內(nèi)腔橫截面積之比。 由定義返回

6、上一頁下一頁 在設計過程中往往首先求出然后再計算裝藥尺寸。為了防止計算出的裝藥尺寸裝不進燃燒室，引入極限充滿系數(shù)l 。極限充滿系數(shù)是裝藥外徑為極限直徑時所對應的充滿系數(shù)。裝藥的極限直徑是指外徑相等的多根單孔管狀藥對應于一定的裝藥根數(shù)和排列方式，所有裝藥都能裝入燃燒室時，裝藥的最大外徑，記為Dl 。 第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計 不同的裝藥根數(shù)與排列方式所對應的l 值，可以通過一定的幾何關(guān)系求得。 圖 2-3 為外實排列法裝藥。外實排列法裝藥先從外層密實排列，再逐步向內(nèi)層排列。表 2-2 列出了外實排列法各層的裝藥根數(shù)。 返回上一頁下一頁 圖2-4為多根裝藥內(nèi)實排列法，裝藥先從中心排起。采用這種

7、排列法裝藥的根數(shù)是限定的。同樣可以通過幾何關(guān)系計算l 值。 裝藥能裝入燃燒室的條件是 第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計4.單孔管狀藥尺寸表達式 返回上一頁下一頁第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計2.2.2不同約束條件下的裝藥設計方法 一、不限長裝藥設計方法 不限長裝藥設計方法是在彈徑和戰(zhàn)斗部質(zhì)量不變的條件下滿足火箭彈理想速度最大的要求。不限長的含意是裝藥長度不受限制，通過裝藥設計可以使得火箭彈主動段末端速度達到最大值。這種方法所得到的裝藥長度較長，適用于尾翼式火箭彈的裝藥設計。返回上一頁下一頁（2 - 25）（2 - 26）第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計 式(2 - 26)所解出的值就是使質(zhì)量比取得極大值

8、(mp/mk)max 時的值，記為max 。由式(2 - 25)計算出N值后，用逐次逼近法求解式（2 - 26），可得max 。 對于多根裝藥必須進行檢驗，使max0，則使質(zhì)量比取得極值的充滿系數(shù)必然是max0.542 6 。 第二節(jié) 單孔管狀藥的裝藥設計二、限長裝藥設計方法 有些火箭彈由于特殊需要彈長受到限制，在彈長受到限制時，裝藥設計可采用限長裝藥設計方法。限長裝藥設計方法是根據(jù)給定裝藥相對長度 ，求出充滿系數(shù)，再求出裝藥的外徑、內(nèi)徑和質(zhì)量。 返回上一頁下一頁 由式(2-27)計算出Z值代入上式，就可以求得值。對于多根裝藥同樣要使e2=e3)，輪輻消失后，燃燒進入第二階段。 這一階段的燃燒

9、面變化規(guī)律與星孔裝藥在星邊消失之后的燃燒面變化規(guī)律完全相同。3.余藥的燃燒 當輪孔裝藥與其他形式的裝藥組合在一起時，如輪孔裝藥與內(nèi)孔燃燒的管狀藥組合在一起時，必須考慮余藥的燃燒。 輪孔裝藥余藥燃燒面的變化規(guī)律與星孔裝藥余藥燃燒面變化規(guī)律完全相同。第四節(jié) 輪孔藥的裝藥設計 二、輪孔裝藥通氣面積變化規(guī)律 1.第一階段(輪輻消失前)通氣面積變化規(guī)律 返回上一頁下一頁2.第二階段(輪輻消失后) 輪孔裝藥燃燒第二階段的通氣面積變化規(guī)律，與星孔裝藥第二階段的通氣面積變化規(guī)律完全相同。第四節(jié) 輪孔藥的裝藥設計 三、輪孔裝藥余藥面積計算 輪孔裝藥的余藥面積計算公式與星孔裝藥的余藥面積計算公式完全相同 。返回上

10、一頁下一頁2.4.2輪孔裝藥設計方法 1、裝藥質(zhì)量mp的計算2、噴喉面積At的計算第四節(jié) 輪孔藥的裝藥設計 返回上一頁下一頁3、燃燒面積Ab4、裝藥的總?cè)夂馿15、確定通氣參量和喉通比J第五節(jié) 裝藥的包覆 返回上一頁下一頁2.5.1包覆層的主要功能與要求 包覆層的主要功能包括： （1） 控制裝藥燃燒面的變化規(guī)律，使之滿足內(nèi)彈道性能要求。 （2） 可使裝藥與燃燒室殼體之間牢固的黏結(jié)在一起，并可防止裝藥對燃燒室壁的腐蝕。 （3） 緩沖推進劑與殼體之間的應力。 對包覆層的要求主要是：本身不易燃燒或燒蝕率較低；黏結(jié)性能好，長期儲存不易變質(zhì)和脫黏；隔熱性能好；具有較高的延伸率和強度；與燃燒室材料和推進劑

11、的相容性好；制備簡單，工藝性能好等。第五節(jié) 裝藥的包覆 返回上一頁下一頁2.5.2包覆材料的選擇 用于雙基推進劑的包覆材料有： (1) 乙基纖維素包覆劑(2) 硝基纖維素包覆劑(亦稱硝基油漆布) (3) 膠帶纏繞包覆層用于復合推進劑的包覆材料有： (1) 丁腈軟片(2) 環(huán)氧樹脂聚硫型包覆劑 (3) 丁羧吡啶包覆劑(4) 四氫呋喃聚醚包覆劑 第五節(jié) 裝藥的包覆 返回上一頁2.5.3包覆的工藝方法 1. 軟片粘貼法2. 涂刷法3. 刮板法4. 離心法5. 噴涂法5. 噴涂法6. 澆注法圖2-1 幾種常見的裝藥藥型 (a) 端燃藥柱；(b) 側(cè)燃藥柱；(c) 側(cè)端同時燃燒藥柱 返回圖2-2 單孔管狀藥燃燒面變化示意圖 返回圖2-3 外實排列法 返回表2-2 外實排列法各層的裝藥根數(shù) 總裝藥根數(shù)3456789101314151719202224第一層（外層）345667891010111212131415第二層111134456678第三層1111返回圖2-4 內(nèi)實排列法 返回圖25