膏体推进剂火箭发动机研究进展

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1、膏体推进剂火箭发动机研究进展沈海琴（黎明化工研究院，河南洛阳471001）摘要:膏体推进剂是由固体推进剂衍变而成的一种新型化学推进剂。简要介绍膏体推进剂组成、制造工艺及性能。着重介绍膏体推进剂火箭发动机国内外研究进展及其结构特征。关键词:膏体推进剂；新型化学推进剂；火箭发动机中图分类号:V435.6文献标识码:A文章编号:1672-2191(2004)04-0032-04目前的航天器或航天运载器使用的动力装置，绝大多数是化学推进剂火箭发动机，也就是液体推进剂火箭发动机和固体推进剂火箭发动机。前者结构复杂，突出优点为具有好的可控性(可控性主要是指推力调节、推力向量控制和发动机多次启动)；后

2、者结构简单，最大缺点是可控性差。还有一种固液推进剂火箭发动机，以固体燃料、液体氧化剂或液体燃料、固体氧化剂组成，其结构并不简单，只是比液体推进剂火箭发动机少了1套液体供应系统，实际上很少应用[1,2]。为了适时准确地攻击目标，迫切要求提高火箭发动机的突防能力和机动性。作为固体推进剂火箭发动机的动力装置，要求具备推力随机可控等功能，这也是未来固体推进剂火箭发动机的发展趋势[2]。自20世纪70年代起，国内外科技工作者为提高固体推进剂火箭发动机的可控性功能作了大量工作，研制成功1种新型的非固非液、可逆的、触变膏体推进剂火箭发动机，并逐步达到实用水平。1膏体推进剂火箭发动机研制概况1.1国外研

3、制概况膏体推进剂火箭发动机新概念首先是前苏联提出的。其推进剂是由固体推进剂演变而成的一种新型非固非液、可逆的、触变膏体推进剂。苏美等国研究机构为此项目曾制定了长期、周密的理论实验研究计划[3,4]。乌克兰KukushkinVH教授在1992~1993年AIAA中发表的几篇论文披露前苏联(现主要是俄罗斯和乌克兰)研制膏体推进剂火箭发动机已有25年以上的经验，前后开展了40多个项目的研究，走在了美国的前面[3,5]。他们在膏体推进剂的基础研究、性能测试和应用技术等方面取得了很大进展，不仅研制成功黏度为200Pa·s的膏体推进剂，流动性能已接近聚合物熔体，且研制了具有可变推力的膏体推进剂火箭发

4、动机，在φ200mm发动机进行地面变推力试验后认为膏体推进剂发动机在推力特性和燃烧质量方面可控性优良，预计近期将装备导弹系统。还报道了用于导弹弹头机动能源系统和太空飞船可变推力发动机燃烧程序及性能试验结果，将进入飞行试验阶段[2,5~8]。乌克兰YuzhnoyeNPO的研究者报告，该机构为航天飞船研制的由膏体推进剂提供动力的标准发动机，对膏体推进剂配方和该发动机结构所采用的技术措施和理论设计方案，证明是有效的。他们注意到，由于膏体推进剂具有高黏度特性，这样势必造成管路、节流元件的横截面积增大和流动驱动力提高。因此对节流器结构、膏体推进剂多次点火和燃烧等方面进行了专门研究。设计的喷丝头块、

5、热格栅、自位移供料装置等都很有特点，值得同行参考[3]。前苏联在膏体推进剂火箭发动机的应用研究方面也有进展，如膏体推进剂发动机的装填系数接近于1，将其用于改进“卡秋莎”、“暴风雪”和“闪电”等型号导弹，使射程增加约30％。膏体推进剂可提高装填系数，性能与成本均优于双基药推进剂，将其用于人工降雨和防雹气象火箭“天空”型号上至今已数年。由于膏体推进剂火箭发动机具有推力可控及可多次启动性能，在地-空导弹、地-地导弹和宇宙飞船中应用，其推力调节比可达80:1，直到关机后60s内仍不需要采用附加点火装置即可重新启动，总的工作时间可达300s，甚至1000s[3]。收稿日期:2004-03-19作者

6、简介:沈海琴(1938－)，女，上海市人，高级工程师。1982年前从事化学推进剂研制工作，此后从事化工信息调研工作。沈海琴·膏体推进剂火箭发动机研究进展·33·1.2国内研制概况我国开展膏体推进剂火箭发动机的研制工作虽然起步较晚，但也取得较大进展。张明信等[12]研究了膏体推进剂点火和燃烧特性，采用挤压供料燃烧型，代号为PEPA/AP。推进剂配方主要组分(质量分数)为PEPA黏合剂约40%，2种粒度的AP氧化剂各占30%，Fc-1燃速调节剂1%和增稠剂0.2%等。理论比冲2197N·s/kg，燃烧温度2864K，燃速39mm/s(6.86MPa)，表观黏度1008Pa·s(20℃)，冲击

7、和摩擦感度均低于端羟基聚丁二烯(HTPB)/AP。PEPA/AP挤压型膏体推进剂具有自燃温度低、易点火和燃烧供料管道直径小等特点，因此预计其适用于要求多次启动的姿控发动机。徐亚龙等研制成功一种黏合剂，它是一种将高氯酸与四乙烯五胺反应生成的伯胺盐。按这种伯胺盐为基配方的膏体推进剂计算，理论比冲为2550~2600N·s/kg，若用RDX代替部分AP，理论比冲超过2650N·s/kg，若在膏体推进剂中添加质量分数1%的Fe2O3燃速催化