固体火箭发动机

固体火箭发动机（ solid propellant rocket motor ），使用固体推进剂的化学火箭发动机，又称固体推进剂火箭发动机。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，化学能转换为热能，生成高温高压的燃烧产物。燃烧产物流经喷管，在其中膨胀加速，热能转变为动能，以极高的速度从喷管排出而产生推力。

发展简况

固体火箭发动机

固体火箭起源于中国。宋代已出现火药火箭。到了元明两代（13～17世纪），火药火箭技术有了进一步发展，出现了多箭齐发的火箭束和两级火箭的雏型。后来在较长的时期内，低性能的黑火药限制了固体火箭发动机的发展。第二次世界大战时，固体火箭发动机在火箭炮和飞机助推器上得到了应用，但是固体火箭发动机在技术上的突破则发生在50年代中期。从1955年起直到70年代，固体火箭发动机在推进剂性能、材料和发动机结构设计等方面均有重大发展。推进剂由聚氨酯、聚丁二烯、交联双基发展到新型的端羟基聚丁二烯复合推进剂和硝酸酯增塑聚醚推进剂；壳体材料由高强度低合金钢发展到有机纤维-环氧树脂的复合材料，喷管喉部采用三向碳-碳复合材料；推力向量控制机构的设计由偏转环、摆动喷管、二次喷射发展到全轴摆动的柔性喷管。在技术发展的基础上，各国先后研制了导弹和运载火箭用的固体火箭发动机，中国于50年代末开始研制现代固体火箭发动机，并已成功地应用于探空火箭、航天器和运载火箭上。

特点和应用

与液体火箭发动机比较，固体火箭发动机的优点是：结构简单，密度大，推进剂贮存在燃烧室内可以常备待用，能适应自旋状态下工作，失重状态下点火容易。它的缺点是：比冲较低，工作时间短，加速度大，不利于载人飞行，发动机工作对推进剂初温较敏感，推力调节、多次起动和重复使用困难。固体火箭发动机适用于战略导弹、战术导弹、探空火箭和运载火箭等。

组成

固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。

① 药柱：用均质（双基）或异质（复合、复合改性双基）推进剂制成，装填或直接浇铸于燃烧室中。

② 燃烧室：贮存药柱并供其燃烧用的组件。燃烧室是火箭或导弹弹体的一部分，外部有连接裙或其他连接部件。发动机工作时，燃烧室承受高温(2500～3550K)和高压（106～2×107帕或10～200标准大气压）的作用，它通常用比强度高的金属（高强度钢和钛合金等）或复合材料（玻璃纤维、有机纤维-环氧树脂）制成，并在壳体内壁粘贴一层隔热层。对于贴壁浇铸药柱的燃烧室，往往还在隔热层固化后喷涂一薄层衬层。以增强隔热层与药柱间的粘接力。自由装填药柱的燃烧室还有挡药板等固定装置。

③ 喷管组件：它的作用是将燃烧产物的热能转换为射流的动能，产生推力。喷管有潜入式和非潜入式两种结构。为了控制推力方向，喷管常和推力向量控制系统构成喷管组件。早期在固定喷管上采用机械偏流装置或液体二次喷射系统，后来采用各种摆动喷管实现推力向量控制。为了提高高空工作时的喷管面积比，可采用可延伸的出口锥。固体火箭发动机喷管都是非冷却的，内壁选用耐高温或烧蚀材料，外壳与内壁之间的夹层选用隔热材料。

④ 点火装置：用于点燃药柱，通常由电发火管和点火药盒组成。点火药为黑火药或烟火剂。电发火管的电热丝周围填有少量热敏药，通电后由热敏药引燃点火药，再点燃药柱。点火装置一般置于燃烧室头部，也有置于药柱中间或尾端的。为防止意外点火，通常在电发火管和点火药盒之间装有安全保险装置。大型发动机的点火系统本身就是一个小型的固体火箭发动机，也称点火发动机。