曹熙炜,徐 韡，邵 超，王鹏飞，孙勇强

(北京宇航系统工程研究所，北京 100076)

0 引言

自由装填式固体发动机是一种较为常见的固体发动机构型，国内外专家学者对此种构型发动机的流固耦合、点火应力、药柱完整性等进行了大量研究。目前很少有文献对自由装填式发动机工作过程中热匹配性进行描述和分析，对于热匹配失效模式的机理研究也较少。姜利等提出了一种热匹配失效模式，并对该模式的衍生机理和影响规律进行了仿真分析。本文主要从地面试验验证方法研究入手，通过试验方法的改进证实了热匹配失效模式的合理性和正确性。

1 失效机理描述

自由装填式发动机一般由壳体、衬垫、药柱、喷管及点火器等组成。这种发动机采用不同的装药药型，形成了单室单推力、双室双推力、单室双推力等多种类型，其中药柱由包覆套和推进剂组成，药柱和壳体之间留有一定的间隙。自由装填式发动机几何结构图如图1所示。

图1 自由装填式发动机几何结构图示意图Fig.1 Geometric structure of free-standing engine

针对自由装填式发动机热匹配设计，姜利等提出了一种可能的失效模型：当发动机点火工作一段时间后，包覆套脱离药柱的部分受高温燃气加热而发生热膨胀，膨胀后的包覆套在径向与发动机壳体内壁接触，之后沿内壁向头盖膨胀，导致燃烧室与径向间隙之间的流通面积减小甚至密封，使得径向间隙内气体压强的变化滞后于燃烧室压强的变化，在燃烧室内……