火箭內彈道學

研究火箭發動機工作過程中，發動機內所發生的現象及其規律的學科。內彈道學的分支學科。火箭發動機廣泛使用的是以化學能為能源的固體推進劑火箭發動機和液體推進劑火箭發動機。其內彈道過程是從點火開始，發動機利用自身攜帶的氧化劑與燃燒劑，在燃燒室中通過化學反應，將化學能轉換為熱能，產生高温高壓的燃氣，燃氣在噴管中膨脹加速，以很高的速度從噴管出口噴射出來，實現部分熱能轉化為動能的過程，從而產生反作用推力，推動火箭向前飛行。推進劑的點燃與燃燒機制，燃氣在燃燒室內的流動規律，燃燒室內的反常燃燒機理，燃燒室內壓力、温度、流速等物理量的變化規律，噴管內流場變化規律，推力調節與控制機制，性能參數計算，火箭發動機內能量轉化規律與轉化效率等。對於其他能源的火箭發動機，如電火箭發動機、核火箭發動機、激光火箭發動機及太陽能火箭發動機等，着重研究燃燒室或反應器內電、核、光與工質的相互作用過程及能量轉化規律，以提高發動機的比衝與效率。包括實驗研究、理論分析與數值模擬三種。實驗研究，主要是通過實驗研究燃燒室內壓力的變化規律及火箭發動機的推力變化規律；理論分析，主要是根據所研究的火箭發動機類型，建立相應的內彈道理論模型，分析發動機的主要性能；數值模擬，主要有零維、一維、二維與三維的單相流或兩相流的內彈道模擬，預測發動機內流場與性能參數，為發動機設計提供必要的數據。火箭內彈道學在火箭推進系統的設計中具有重要地位：①火箭內彈道學是火箭發動機設計的基礎。火箭發動機的設計，首先要進行火箭內彈道學的研究。②火箭內彈道學給出的指標參數是評判火箭發動機性能的依據，同時也是鑑定和驗收火箭發動機的依據。推力、推力系數、噴氣速度、特徵速度、總衝量與比衝等參數是評判與驗收火箭發動機性能的主要參數。③火箭內彈道學的指標參數是影響火箭飛行性能的重要因素。比如，火箭發動機的比衝與質量比越大，火箭可達到的最大速度也越大，射程也越遠。④火箭內彈道學是探索新概念火箭發動機的基本依據。從火箭內彈道學的基本原理出發，探索並開發新型發動機是推進技術研究中非常重要的一項任務。例如，激光推進火箭發動機、電推進火箭發動機、核推進火箭發動機都是依據火箭內彈道學的基本原理提出來的。自從火箭發動機出現之後，人們就開始研究火箭內彈道學，並根據不同類型的火箭發動機，發展相應的火箭內彈道學的理論與測試技術。到了20世紀90年代，開始系統發展火箭內彈道學的學科體系。火箭內彈道學的發展趨勢是：①完善理論體系。例如，發展三維、兩相反應湍流內彈道理論，更加詳細地刻畫內彈道過程。②解決新概念火箭發動機中出現的問題。如電火箭發動機，需要研究等離子體與工質的相互作用過程及等離子體在噴管內的流動過程。

發佈者：中國軍事百科全書編審室 ^[2]