双脉冲发动机的研究现状

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美国对固体火箭发动机的研究比较早，在上世纪60年代就开始研究固体发动机的可控熄火。美国、日本、德国等发达国家对固体火箭发动机的多次启动和提供间断推力的问题进行了比较深入的研究，1976年，美国的Crawford对双脉冲固体火箭发动机的隔舱系统进行了研究，并于两年后获得了Barrier System for Dual专利[3]。1985年，加拿大的Carder等人对双脉冲固体火箭发动机进行了研究，该种发动机能够提供间歇的推力，不久后该组成员成功获得了Dual Interrupted Thrust专利[4]。1987年，Carder等人设计了一种新型的能够提供间断两次推力的固体火箭发动机，该发动机是用易碎的隔离装置将燃烧室内的药柱隔开，分成两段，两段药柱由独立的点火器控制点火，但是共用一个尾喷管，之后他们对设计出的发动机进行了点火实验，实验获得了预期的效果 [5]。20世纪90年代美国波音公司研制开发出了战术型SRAM．T地空导弹IDRA和近程攻击导弹SRAM．A，其发动机都是采用的固体火箭双脉冲发动机 [6]，这两种导弹的性能都非常好。Andrew提出了改进空空导弹的方法，他提倡把固体火箭双脉冲发动机用在空空导弹身上，此外他还提出了如果空空导弹采用固体火箭双脉冲发动机，那么其在飞行过程中可以在一定程度上降低被红外发现的可能 [7]。意大利在1994年用伊特娜导弹来取代正在服役的蝮蛇空空导弹，而伊特娜导弹使用的是双脉冲发动机[8]。Dombrowski等人在1995年对固体火箭双脉冲发动机的各项系统进行了比较深入的研究，并开发出了一种能够使固体火箭双脉冲发动机安全正常稳定运行的系统，该系统能非常好的控制第二级药柱的点火时间，并能保证在第一药柱燃烧完后，第二级燃烧室有足够大的点火压力，让药柱能正常点燃，使发动机正常工作[9]。2003年6月美国开展的FM.5飞行试验中，由于 SDACS系统一直在主发动机持续燃烧的情况下工作，所以弹头的温度过高，致使另外两个脉冲的转向球出现了裂纹。为此最初的5枚SM．3Blockl型导弹没有采用双脉冲的燃烧模式[10]。来自日本的Mihara等人对以往的脉冲发动机进行了研究，并发现了两个比较普遍的问题，即传统的脉冲发动机都为了第一级燃烧室的安全性而降低发动机的总体效率，另外一个问题是第二级燃烧室工作时，隔舱的隔板不能被正常打开。为了解决上面的两个问题，他们研制出了一种新的双脉冲发动机。该发动机的第一药柱包覆在第二药柱的外面，两级装药由特殊的材料分隔开，两级脉冲分开工作，其工作原理也和传统脉冲发动机如出一辙。由SysFla公司设计开发的LFKNO地空导弹，使用的是固体火箭双脉冲发动机，经过试验的测试，其性能满足设计要求 [11]。59604

国内对双脉冲发动机的研究要稍晚一些，从 2 0世纪 8 0年代开始了固体火箭双脉冲发动机的探索研究，通过几代人不懈的努力，近几年取得了不错的成果，很多重大的试验都获得了成功，并且我们已取得了很多关键性的技术突破。国内从事脉冲发动机技术研究的单位也比较较多论文网，很多专家学者取得了不错的研究成果。张振芳等人发表了《降阶脉冲发动机的点火控制逻辑》，主要研究了双脉冲发动机在两级脉冲药柱点火时间上的最优控制方法[12]。朱光辰提出了新型脉冲固体火箭发动机的方案，该方案有别于传统的脉冲发动机，其带有中间喷管，他还研制一台结构参数可调的试验发动机用于试验研究。实验过程中通过改变中间喷管与主喷管的喉面比得到一系列实验数据，并与理论计算结果进行对比。结果表明：两级燃烧室的工作压强很稳定，并且试验重复性也很好，实验结果与理论计算值比较相符，同时他还发现了尾喷管中有激波存在，通过研究他发现可以控制主喷管与中间喷管的喉面比的值来去掉激波[13]。成楚之，于本水等人对固体火箭双脉冲发动机在地空导弹上的应用进行了深入的研究。并对发动机的动力系统进行了仿真研究，结果显示，采用更够多次点火提供间歇推力的固体火箭发动机的导弹比传统的的导弹在各项性能上有很大的改进[14]。寇军强提出了多脉冲固体火箭发动的三种比较可行的方案：①用隔舱组件将燃烧室隔开，分成两级脉冲，共用一个喷管；②在药柱中使用延期药，这样可以使发动机提供间歇推力；③研制出一种可靠的系统，能够对发动机的点火和熄火进行控制 [15]。张强等人对防空导弹的飞行轨道和发射特性进行了研究，提出了远程防空导弹作战的实现方案：采用固体火箭双脉冲发动机并进行弹道优化，他把目前中远程防空导弹和改进后的方案进行了对比，结果证明该方案能降低导弹的发射质量并且能提高导弹的飞行性能 [16]。阮崇智对战术导弹进行了研究，他认为双脉冲发动机技术在防空导弹上有很大的优势，同时他提出了在用同一喷管的条件下，两脉冲的药量应该相当，否则，小药量脉冲将在很低压强下工作，比冲效率会降低[17]。