液体火箭凝胶推进剂燃烧特性研究进展丰松江，何博，聂万胜（装备指挥技术学院，北京101416）摘要：液体火箭凝胶推进剂燃烧特性是凝胶推进技术发展的关键问题之一。综述了液体火箭凝胶推进剂燃烧特性研究状况与进展，详细阐述了凝胶液滴燃烧机理，总结分析了凝胶推进剂燃烧特性三种试验研究方案和四种理论研究模型的特点，指出了研究凝胶推进剂燃烧特性的重要性并对进一步的研究工作提出建议。关键词：凝胶推进剂；燃烧；研究进展：V434文献标识码：A：(2009)04-0001-08ProgressincombustioncharacteristicresearchofliquidrocketgelledpropellantsFengSong激ang，HeBo，NieWansheng（AcademyofEquipmentCommandandTechnology，Bei激ng101416，China）Abstract：Combustioncharacteristicofliquidrocketgelledpropellantsisoneofthekeyprob-lemsfordevelopmentofgelledpropulsiontechnology．Researchanddevelopmentofcombustioncharacteristicofliquidrocketgelledpropellantsweresummarized．Thecombustionmechanismsofgelledpropellantsdropletswereintroduced．Thecharacteristicsofthreekindsofexperimentalschemesandfourkindsoftheoreticalmodesweresummarizedandanalyzedrespectively．Theimpor-tanceofthegelledpropellantscombustioncharacteristicresearchwasaddressed．Inaddition，someproposalsweregivenbasedontheresearchwork．Keywords：gelledpropellants；combustion；researchprogress收稿日期：2009-05-10；修回日期：2009-06-06。基金项目：国家自然科学基金（50576105）。作者简介：丰松江（1981—），男，博士研究生，研究领域为新型液体火箭发动机燃烧过程与燃烧不稳定性机理。火箭推进2009年8月2的“添加固相颗粒的液体燃料”概念研究[1]，液体火箭凝胶推进剂的大规模研究始于1958年美国对烃类燃料的含硼和含镁浆料的研究[2]。B．Palaszewski和R．Powell报道了使用金属凝胶推进剂的运载火箭[10]，其荷载比未用金属凝胶燃0引言未来新型空天运输系统对推进剂的性能和安全性提出了更高要求，液体火箭凝胶推进剂一般指在液体推进剂中添加胶凝剂而形成的稳定胶状料的运载火箭显著提高。有报道指出[11，12]，美国物[1]，其以高密度、高燃烧能量、高安全性、长期军方已和TRW公司签约，助其发展凝胶推进系统，以供常规导弹和“地狱烈火”计划使用。美国凝胶推进技术的发展和实用化的进度与其长期对凝胶推进剂燃烧特性进行大量研究是分不开的，因为燃烧性能的提高对发动机性能的提高至关重要。20世纪90年代起，美国陆军导弹司令部联合相关工业部门和部分高校，对用于战术导弹的凝胶推进剂燃烧性能进行了一系列研究；NASALewis研究中心等对用于NASA相关航天任务的O2／H2／Al和O2／RP－1／Al凝胶推进剂的燃烧性能进行了大量研究。目前，美国在凝胶推进剂燃烧特性方面的研究主要集中在通过试验测量金属化凝胶推进剂的喷雾燃烧过程，分析不同发动机结构、不同工况、不同凝胶推进剂配方等对发动机性能的影响。最有代表性的成果有：B．Palaszewski等试验研究了O2／RP－1／Al金属凝胶推进剂火箭发动机的燃烧过程[13]，得到了不同喷注器型式下采用传统O2／RP－1液体推进剂和选用不同含量胶凝剂SiO2、铝粉、表面活性剂时O2／RP－1凝胶推进剂发动机的比冲、特征速度、比冲效率及传热特性，并根据发动机的结渣、腐蚀、喷注器面板的烧蚀、点火效率等，综合分析了发动机的性能。之后，J．Mordosky等[14]试验测量了RP－1／Alex（Al粉颗粒直径约为100nm量级）凝胶推进贮存、流量可控等优点，已成为一种具有广阔应用前景的新型推进剂[2]。国内外学者已对凝胶推进剂的配制、流变、雾化及燃烧特性等进行了一系列研究[3～9]，但是，凝胶推进剂燃烧过程中各种复杂的物理化学现象仍没有完全认识清楚[9]，且不同类型的凝胶推进剂燃烧特性不同，其燃烧过程理论建模和实验研究也具有不同的特点。燃烧特性是凝胶推进技术的一个关键问题，在配制、流变特性、喷雾特性研究取得突破的基础上对凝胶推进剂燃烧特性进行研究是优化新型发动机设计、提高发动机性能的基础。1国外凝胶推进剂燃烧特性研...