什么是药柱?

什么是药柱?

[拼音]：yaozhu

[外文]：grain

具有一定几何形状和尺寸的固体推进剂。安放于固体火箭发动机燃烧室中的药柱，几何形状和尺寸的选择与发动机的工作时间、燃烧室压力和推力有关，同时也影响药柱的结构完整性和发动机的质量比（推进剂质量与发动机总质量之比）。

药柱设计参数

药柱设计的主要参数有：

（1）肉厚系数：药柱内燃面至外表面的最小厚度与药柱外圆半径之比。

（2）长径比：药柱长度与直径之比。

（3）容积装填系数：推进剂体积与燃烧室内腔有效容积之比，在发动机初步设计中常根据这3个参数来选择药柱结构形状。

（4）燃喉比：药柱燃烧面积与喷管喉部面积之比，是确定燃烧室压力的重要参数。

（5）喉通比：喷管喉部面积与药柱通道出口处面积之比，它影响药柱燃烧时的侵蚀效应（见固体火箭发动机内d道学）。

药柱分类

药柱依燃烧面积随时间变化的规律分为恒面、增面和减面燃烧药柱；依燃面所处位置分为端面、侧面和端-侧面燃烧药柱;依燃面法线在空间直角坐标系中的投影数分为一维、二维和三维药柱；依药柱的外形分为柱形和球形药柱。

（1）端面燃烧药柱：燃面由药柱尾端沿轴线向头部推进，属于一维药柱。这种药柱的特点是恒面燃烧，燃烧时间长，推力小，容积装填系数大(0.90～0.95)，适用于低推力、长时间工作的小型发动机和燃气发生器。为了提高推力，可采用高燃速推进剂或沿药柱轴向埋置高燃速推进剂药条和导热性好的金属（银、铜等）丝。

（2）侧面燃烧药柱：燃面平行于药柱轴线，属于二维药柱。药柱横截面可有各种几何形状（图1）。这种药柱燃烧面积较大，能产生较大的推力。常用的是内侧面燃烧药柱，贴壁浇铸于燃烧室内。药柱肉厚在燃烧时起隔热作用，有利于减轻燃烧室的结构重量。内孔为星形的药柱（图1g）容积装填系数较大(0.75～0.85)，燃烧时间较长，推力中等，用于运载火箭或导d的主发动机；内孔为轮毂形的药柱（图1e）肉厚系数小(0.2～0.3)，容积装填系数小(0.65～0.7)，用于工作时间短、推力大的助推器。

（3）端-侧面燃烧药柱：属于三维药柱，端面不包覆，内孔头部呈半球形。开槽管形药柱、分段管形药柱以及翼柱形和锥柱形药柱（图2）都属于这类药柱。后两种具有较大的容积装填系数(0.85～0.95)和良好的结构完整性，适用于药柱长径比为1～2和2～4的大型发动机。

（4）球形药柱：外形呈球状，内孔为星形，容积装填系数可高达0.95，属于三维药柱（图2）。球形药柱的壳体表面积和应力最小，结构重量轻，广泛用于航天器上。

（5）双推力药柱：由两种不同燃烧面积的药型或两种不同燃速推进剂所构成的药柱，燃烧时先提供较大的推力，随后提供较小的推力，分别用于助推和续航。

药柱结构完整性

药柱结构完整性对于贴壁浇铸的几何形状复杂的药柱十分重要。药柱在制造、贮存、运输和使用过程中会受到固化冷却、环境温度、加速度、冲击、振动和压力等的作用。因此药柱除满足内d道性能要求外，还应能承受各种应力。为了能保持良好的结构完整性，除提高推进剂的力学性能外，须对药柱的几何结构进行合理的设计，如增大孔槽的曲率半径，减小肉厚系数，在药柱两端设置应力松弛套或人工脱粘层等。

药柱制造

对于均质的双基推进剂常用挤压成型。异质的复合和复合改性双基推进剂大都采用浇铸法制造，直接将推进剂浇铸于预先装有芯模的燃烧室中，固化后拔模，整形即成。