唐嘉宁，李世鹏，王宁飞

(北京理工大学宇航学院，北京 100081)

水下固体火箭发动机的负推力现象研究①

唐嘉宁，李世鹏，王宁飞

(北京理工大学宇航学院，北京 100081)

针对水下固体火箭发动机工作环境压强高的特点，结合固体推进剂的燃烧特性，采用UDF方法定义喷管入口边界条件，建立了固体推进剂燃气质量生成与水下超音速气体射流的耦合计算模型。将该模型的计算结果与水下固体火箭发动机的实验测量结果进行对比，验证了该模型的合理性。研究发现，水下固体火箭发动机在点火初期会出现负推力现象，负推力产生的原因是发动机点火初期，喷管内被过度压缩的燃气冲出喷管后，在喷管尾部形成一个超音速燃气泡，超音速流动使泡内压强降低;同时受到流动惯性作用的影响，气泡持续膨胀使泡内压强进一步大幅降低，发动机前后端面上的压差最终导致负推力现象产生。

水下固体火箭发动机;负推力;水下气体射流;多相流

0 引言

固体火箭发动机以其结构简单、操作使用方便、快速反应能力强等突出优点，成为各类主动攻击型深海武器的首选动力。发动机在水下工作时，由于外部水介质的密度大、环境压强高等特点，使其工作过程变得极为复杂［1］。例如，发动机点火后，水环境的惯性作用严重制约喷管内气体的喷出，可能使发动机工作故障或失败;高速燃气射流与周围水环境之间的相互作用，导致推力难以预估;深水情况下推力和阻力存在耦合关系，使得深水工作推进系统的实际推力与理论计算值相差较大;深水发动机推力损失异常，难以用简单的背压变化机理解释等。……