装填参量变化时燃烧室压强的稳定条件

在装药的实际燃烧过程中，由于装药尺寸的变化，装药燃烧面积Ab、通气面积Ap、通气参量æ等都将随之变化， 因而装填参量M也是随时间变化的， 并使燃气的压强平衡状态发生改变。 如果燃烧室压强是稳定的， 则当M变化时旧的压强平衡状态不断被新的压强平衡状态所取代。

下面主要讨论在n＜1时， 装填参量M变化时压强的稳定情况。 装填参量的变化主要是由燃烧面积变化引起的， 包括减面燃烧和增面燃烧两种情况， 此时的燃气质量流率和燃气质量生成率可分别表示为

式中，Ab（t） 为t时刻的燃烧面积。

可见，喷管质量流率 随压强的变化仍为直线，而曲线 b的系数不再是常数，其斜率为

图8-6表示了不同时刻等面燃烧、减面燃烧和增面燃烧的m -p和m b-p曲线。可见，装填参量不变仅是装填参量变化时的一种特例。

以减面燃烧为例， 如图8-6 （b） 所示， 其燃气质量生成率和曲线斜率均随时间增长而减小，因而曲线 b-p和 -p的交点所对应的平衡压强peq也是逐渐减小的。在发动机工作刚开始时，p＝pig＜peq0，由于此时 b＞ ，所以压强p迅速升高并趋近peq0，在此过程中peq逐渐减小；当t＝tm时，p→peq（tm）。由于n＜1，燃气压强具有趋近于各瞬时对应的平衡压强的能力， 亦即燃烧室压强是稳定的， 并不断地从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态，但燃烧室压强向平衡压强的逼近存在滞后 （即松弛效应）。 在此过程中， 实际的燃烧室压强p（t） 始终无限趋近于瞬时平衡压强peq（t），直到燃烧结束t＝tb时刻为止；当装药燃烧结束后， 因无燃气质量生成， 燃烧室压强急剧下降， 是一种无平衡状态的排气过程。

对于增面燃烧的装药， 如图8-6 （c） 所示， 可以进行完全类似的分析， 此时平衡压强peq在装药燃烧过程中是逐渐增大的。

图8－6 装填参量变化是燃烧室压强稳定条件的几何意义示意图

（a） 等面燃烧； （b） 减面燃烧； （c） 增面燃烧①—上升段； ②—平衡段； ③—后效段

根据燃烧室压强在固体火箭发动机工作过程中的变化特点， 可以将其划分为三个阶段，即压强上升段、 平衡段和后效段。 在压强上升段， 燃气从非平衡状态向平衡状态过渡， 压强迅速上升，燃气压强从pig→peq（tm）；在平衡阶段，燃气压强不断逼近于平衡压强，p→peq，使发动机稳定工作； 在后效段， 装药燃烧结束， 燃气压强单调下降。

综上所述， 可以得到以下结论： 装填参量M不变只是装填参量变化的特例； 无论装填参量M是否变化， 当推进剂的燃速压强指数n＜1时， 燃烧室压强是稳定的， 瞬时压强具有无限趋近于该瞬时装填参量M（t） 对应的平衡压强peq（t） 的能力。