文章来自于《固体火箭技术》第29卷第2期 （Joumal of Solid Rocket Technology Vol 29No 2 2006）
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刘佩进，何国强，李江，陈剑
(西北工业大学航天学院，西安710072)
摘要：对用聚能切割法实现固体火箭发动机推力终止的方案开展了实验研究，推力、压强测量用于观测冲击及压强过程，高速运动分析仪用于观测切割过程。有限的实验结果表明，聚能切割能在3~6ms实现燃烧室的快速降压熄火，从而实现推力终止，但固体推进剂在一段时间之后复燃，产生微小推力；聚能切割会产生较大的冲击力。
固体火箭发动机推力终止是实现级间分离、调节导弹射程和控制导弹命中精度的一种简便有效的技术，在国内外得到广泛应用[1]。目前在众多推力终止方案中，固体火箭发动机中得到应用的有反向喷管技术，但该方案存在一些不利因素，如壳体前封头开孔后的补强，反向喷管本身结构等[2]；另外，反向喷管方案会影响发动机装填密度的提高，从而对发动机的总体水平产生影响。采用发动机切割终止推力方案有其明显的优越性，主要体现在推力终止易于实现，且对发动机总体性能影响较小。利用该方法实现推力终止也存在一些不确定因素，主要为导爆索切割瞬间爆炸产生的强振动、高冲击过载和是否会由于切割过程不同步出现推力偏心等。有关聚能切割不确定因素的研究，目前尚未见公开文献报道。文中分析了两种不同压强下的聚能切割过程，可为聚能切割法实现推力终止的方案应用提供参考。
采用的实验发动机结构如图1所示。发动机内径为156mm,在安装聚能切割索处壁厚为5mm,筒体内壁贴3mm厚的绝热层(TI-502),采用HTPB推进剂。
针对两种不同的燃烧室压强(4MPa，10MPa)工况开展研究，测量不同压强条件下实施切割时发动机受到的冲击载荷。
在测量推力和燃烧室压强的同时，利用数字高速运动分析仪拍摄切割的动态过程，该系统最高采集速率可达到12000帧/s适合于高速过程的动态分析。
通过观察切割后抛出段（燃烧室后段和喷管）的落点，可间接分析在切割瞬间是否会出现推力偏心。
对两种不同压强的发动机实施了切割，发动机A的设计工作压强为10MPa。爆炸切割后的压强时间和推力时间曲线如图2所示。图2(b)中，推力突升前的较低数值为发动机正常工作推力（试验选用推力传感器量程主要考虑聚能切割产生的推力，发动机正常工作推力不很准确)。
发动机A的燃烧室实际工作压强约为9MPa，测得推力最大值为340kN。从切割瞬间的推力时间曲线可看出，切割所经历的时间为25ms左右。按照初步估算，在燃烧室工作压强9MPa时，发动机被切开的瞬间所受到的推力为172kN(按工作压强与其作用面积的乘积计算)。
由图2(b)可见，实际推力曲线存在2个明显的峰值。经分析认为，第1个峰值为导爆索爆炸产生的冲击，此时发动机并未被切断；第2个峰值发生在发动机刚被切开后封头与发动机分离的时刻，测得的推力是由于爆炸冲击和发动机内压综合作用的结果。显然，这种综合作用的推力值(340kN)已远超过估算的推力值(172kN)。
发动机B的燃烧室实际工作压强约为4MPa最大推力为185kN,推力从剧烈上升到下降的时间为3ms测得的推力同样远高于估计推力(765kN)。发动机B的推力时间曲线见图3。
图4为高速运动分析仪所测得的切割过程中序列图像。由图4可见，在1.123 时刻切割索点火；1.125时刻有强光出现， 表明发动机已被切割，发动机中的高温燃气喷出，整个切割过程约2ms。
(4)在发动机工作过程中切割燃烧室难以实现装药熄火，剩余装药在大气中将继续燃烧，但产生的推力极小，对导弹级间分离不产生影响。
[2]陈汝训.固体火箭发动机设计与研究（下）[M].北京：宇航出版社，1992
