膏体推进剂管道输运仿真及试验(3)
图1.3 应用于灵巧弹武器的凝胶推进剂火箭发动机
与固体推进剂和液体推进相比，膏体推进剂优点[3]有：
（1） 比冲较高，随着金属氧化剂颗粒含量的增加，比冲增加；
（2） 工艺性好，加工简单，成本低，安全可靠性好；
（3） 装填系数可达到1；
（4） 可以实现推力调节和多次启动；
（5） 易存储，不会发生挥发泄露等。
膏体推进剂虽然有很多优点，但由于起步较晚，技术较复杂，要达到实用化，还有很多关键技术急需解决。
1.3 国内外相关研究综述分为两种类别：一种是美国研制的“凝胶推进剂”，凝胶推进剂是在液体推进剂基础上研制而成，已应用于“灵巧战术导弹”的飞行试验；另一种是前苏联研制的“膏体推进剂”，它是在固体推进剂基础上研制而成，已达到实用水平，这种推进剂类似于未经固化的固体推进剂[6]。我国的膏体推进剂研究性在能测试[67]及试验研究[10]也取得了较大进展，但由于起步晚，与国外的先进水平还有比较大的距离。
前苏联最早提出了膏体推进剂这一概念，根据相关资料，俄罗斯对相关技术的研究已有30年以上。俄罗斯和欧美等大国都制定了详细、长久、周密的研究计划[11]。
乌克兰Kukushkin V H 教授发表在AIAA上的几篇论文介绍了前苏联的研究进展。据他介绍，前苏联为此开展了40多个研究项目，并且在膏体推进剂的基础研究，流变特性，实用化应用上获得了丰硕成果。研制了一种实用型推进剂，粘度为200Pa/s，流动性能接近聚合物熔体。他们还试验了一种直径为200mm的膏体发动机，实现了推力调节和发动机的多次启动，在膏体发动机的实用化道路上迈出了坚实一步[12]。
前苏联还设计了一种防回火调节装置，我们知道，当发动机工作增加推力时，流量调节阀芯在压力作用下，向左移动，这使得通道空隙快速增大，推进剂不能及时完全充满整个空隙，使得燃烧室火焰回流到推进剂储箱内，使发动机发生爆炸。为此，研究人员设计了一个调节器，如图1.4所示，在阀的缝隙入口放置特殊的橡胶隔膜，当缝隙增大时，膜片和阀体壁之间形成间隙，使推进剂可以连续挤进，阻挡燃烧室火焰窜进推进剂储箱[13] [14]。
图1.4 膏体推进剂发动机流量调节器
图1.5所示的发动机带有推进剂供给装置，并且带有流量调节装置，驱动方式为液压驱动。再次点火是通过第一次燃烧时储热快燃烧加热，推进剂第二次供给时，被较高温度的储热快加热点燃。
图1.5 带推进剂供给和流量调节系统的发动机
上世纪七十年代，美国主要对几类凝胶体系进行了性能测试和应用论证。美国NASA路易斯研究中心研究了RP-1/铝粉、液氢/铝粉等凝胶等体系的点火、燃烧、流变性能，并通过完善发动机的结构和改进推进剂配方，消除了发动机几大缺陷。为了早日将凝胶推进剂技术用于实际，美国加大了对相关技术研究的投入，并进行了大量试验测试，突破了很多关键技术，几乎达到实用水平[15] [15] [18]。
关于推进剂的配方和流变学特性，美国也进行了大量研究，具体内容文献[19、20]做了总结，见表1.1和表1.2。
国内很多科研机构和高等院校都陆续开展了相关的研究工作，以航天八院、西安204所、青岛大学为代表，取得了很多技术突破。
表1.1 凝胶推进剂的配方
推进剂 凝胶剂 添加剂
LOX SiO2 (2%-3%)