火箭内弹道学

军事学分支学科

火箭内弹道学，应用固体力学、气动力学、弹性力学、化学热力学、燃烧学和爆炸力学等众多学科的理论和方法，研究火箭武器在发射过程中火箭喷气发动机的推进剂燃烧、物质流动、能量转换、弹体运动和其他有关现象及其运动规律，为火箭武器的设计与发展提供理论依据的一门学科。

研究火箭发动机工作过程中，发动机内所发生的现象及其规律的学科。内弹道学的分支学科。火箭发动机广泛使用的是以化学能为能源的固体推进剂火箭发动机和液体推进剂火箭发动机。其内弹道过程是从点火开始，发动机利用自身携带的氧化剂与燃烧剂，在燃烧室中通过化学反应，将化学能转换为热能，产生高温高压的燃气，燃气在喷管中膨胀加速，以很高的速度从喷管出口喷射出来，实现部分热能转化为动能的过程，从而产生反作用推力，推动火箭向前飞行。推进剂的点燃与燃烧机制，燃气在燃烧室内的流动规律，燃烧室内的反常燃烧机理，燃烧室内压力、温度、流速等物理量的变化规律，喷管内流场变化规律，推力调节与控制机制，性能参数计算，火箭发动机内能量转化规律与转化效率等。对于其他能源的火箭发动机，如电火箭发动机、核火箭发动机、激光火箭发动机及太阳能火箭发动机等，着重研究燃烧室或反应器内电、核、光与工质的相互作用过程及能量转化规律，以提高发动机的比冲与效率。包括实验研究、理论分析与数值模拟三种。实验研究，主要是通过实验研究燃烧室内压力的变化规律及火箭发动机的推力变化规律；理论分析，主要是根据所研究的火箭发动机类型，建立相应的内弹道理论模型，分析发动机的主要性能；数值模拟，主要有零维、一维、二维与三维的单相流或两相流的内弹道模拟，预测发动机内流场与性能参数，为发动机设计提供必要的数据。火箭内弹道学在火箭推进系统的设计中具有重要地位：①火箭内弹道学是火箭发动机设计的基础。火箭发动机的设计，首先要进行火箭内弹道学的研究。②火箭内弹道学给出的指标参数是评判火箭发动机性能的依据，同时也是鉴定和验收火箭发动机的依据。推力、推力系数、喷气速度、特征速度、总冲量与比冲等参数是评判与验收火箭发动机性能的主要参数。③火箭内弹道学的指标参数是影响火箭飞行性能的重要因素。比如，火箭发动机的比冲与质量比越大，火箭可达到的最大速度也越大，射程也越远。④火箭内弹道学是探索新概念火箭发动机的基本依据。从火箭内弹道学的基本原理出发，探索并开发新型发动机是推进技术研究中非常重要的一项任务。例如，激光推进火箭发动机、电推进火箭发动机、核推进火箭发动机都是依据火箭内弹道学的基本原理提出来的。自从火箭发动机出现之后，人们就开始研究火箭内弹道学，并根据不同类型的火箭发动机，发展相应的火箭内弹道学的理论与测试技术。到了20世纪90年代，开始系统发展火箭内弹道学的学科体系。火箭内弹道学的发展趋势是：①完善理论体系。例如，发展三维、两相反应湍流内弹道理论，更加详细地刻画内弹道过程。②解决新概念火箭发动机中出现的问题。如电火箭发动机，需要研究等离子体与工质的相互作用过程及等离子体在喷管内的流动过程。

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