燃烧室压强稳定的一般条件

物理上的平衡有三种情况， 即动态平衡、 随动平衡和不稳平衡， 如图8-4所示。 随动平衡是指物体无论在什么位置都能处于稳定状态； 不稳平衡是指稍有扰动， 物体的平衡就不能恢复稳定； 而动态平衡则是指发生扰动后， 物体能在一定条件下逐渐恢复平衡。

如果将上述物体看成燃烧室压强， 则可以引出燃烧室压强的稳定性问题。 燃烧室压强的稳定是火箭发动机正常工作的必要条件， 其有两个方面含义：

（1） 在某一平衡状态下， 由于某种偶然扰动 （如推进剂物化性质不稳定、 烧蚀和沉积导致的喷管喉部面积变化等） 使燃烧室压强偏离了平衡状态， 然后又能自动恢复到原来的平衡。

图8－4 稳定的三种类型

（a） 动态平衡； （b） 随动平衡； （c） 不稳平衡

（2） 在某一平衡状态发生变化后 （如燃面变化）， 能够自动地建立新的平衡。

燃烧室压强能够自动恢复平衡或者自动建立新的平衡是需要一定条件的， 并不是所有推进剂和发动机都能自动稳定， 这个条件就是燃烧室压强的稳定性条件。 需要注意的是， 这里所指的平衡都是某一瞬时的平衡。

假设压强处于平衡状态，此时 b＝ ，压强为p。在某一瞬时，压强发生小扰动dp，相应地，燃气生成量和喷管排出质量的变化分别是d b和d ，于是有

（1） 当压强升高即dp＞0时， 如果能有这样的条件， 即

则压强将降低， 可以使dp消除， 从而恢复平衡。

（2） 当压强下降即dp＜0时， 如果能有这样的条件， 即

则压强将升高， 也可以使dp消除， 恢复平衡。

由此可见， 在上述两种情况下， 燃烧室压强可以自动地上升或下降， 从而恢复平衡。 于是， 可以将燃烧室压强 （平衡压强） 稳定的一般性条件表述为： 燃气质量生成率对压强的变化率小于喷管质量流率对压强的变化率， 其数学表达式为

如果考虑燃气填充量，即压强平衡条件为Δ b＝ ，则燃烧室压强稳定的一般性条件为