目前常用的固體推進劑有雙基推進劑、複合推進劑和改性雙基推進劑。雙基推進劑的主要成分是硝化棉和硝化甘油,雙基推進劑燃燒穩定、無煙,但能量較低(比衝低);改性雙基推進劑是在雙基推進劑中添加過氯酸銨和金屬粉末,提高推進劑的能量;複合推進劑以各種高分子複合物為燃燒基,如聚氨酯、聚乙烯、聚硫等,以過氯酸銨(AP)或過氯酸鉀(AK)為氧化劑,並添加鋁粉、鎂粉等增加燃燒熱的金屬粉末或絲條。複合推進劑具有能量較高的特點,但燃燒有煙,容易暴露發射陣地。由於複合推進劑的能量較高,因此現代導彈所使用的固體推進劑大多為複合推進劑。為了減少複合推進劑燃燒有煙霧的缺陷,目前許多國家正在進行無煙或少煙固體複合推進劑的研究。
早期的固體火箭發動機采用自由裝填式推進劑,即將推進劑製成柱狀,在導彈使用前,將推進劑藥柱裝填進火箭發動機的殼體中,如SA-2導彈的固體助推器。現代的固體火箭發動機均采用整體澆注式推進劑,即將推進劑澆注進火箭發動機的殼體中,在推進劑和殼體之間粘貼有隔熱層和阻燃層。固體火箭發動機推力的調節是通過藥柱形狀的設計實現的。藥柱的形狀不同,所產生的燃燒麵積不同,因而所產生的推力不同。藥柱出現裂紋或推進劑和殼體之間隔熱層脫粘,會導致燃燒麵積的急劇變化或殼體局部溫度急劇升高從而導致事故。
戰術導彈所使用的固體火箭發動機有單推力和雙推力之分。單推力固體火箭發動機隻有一種推力;雙推力固體火箭發動機又稱為單室雙推固體火箭發動機,即在一個燃燒室內通過裝藥形狀的設計或采用兩種不同燃速的裝藥產生兩種推力,助推段(起飛段)的大推力和續航段的小推力。
三、衝壓發動機
衝壓發動機的工作原理是利用導彈高速飛行時,空氣在進氣道中滯止產生發動機工作所必需的靜壓,燃料在空氣中燃燒並釋放出熱能使氣流通過發動機通道時動能增加,高速氣流從噴管噴出產生反作用推力。衝壓發動機主要由擴壓器、帶噴嘴的燃燒室以及噴管組成。衝壓發動機利用導彈高速飛行產生靜壓,從而舍去了渦噴或渦扇發動機的壓氣機。衝壓發動機具有結構簡單、質量小、造價低、可長時間工作的特點。衝壓發動機的不足是:低速時推力小,耗油率高;靜止時不產生推力,因而不能自行起飛;不適於低速飛行;對飛行狀態的變化很敏感,飛行高度、攻角、速度均對衝壓發動機的工作、性能及應用產生直接影響。
火箭衝壓發動機是由火箭發動機和衝壓發動機組合成的組合發動機。它同時具有火箭發動機和衝壓發動機的特性。火箭衝壓發動機能夠在缺乏衝壓的情況下產生大推力,彌補衝壓發動機無法起飛助推的缺點。火箭衝壓發動機的能量特性優於火箭發動機,飛行速度和高度範圍優於衝壓發動機。火箭衝壓發動機具有比衝壓發動機更高的推力,具有比固體火箭發動機更高的比衝。火箭衝壓發動機按所用推進劑不同分為液體火箭衝壓發動機、固體火箭衝壓發動機和混合火箭衝壓發動機,按燃燒方式分為亞聲速燃燒和超聲速燃燒火箭衝壓發動機。地空導彈所使用的固體火箭衝壓發動機一般為整體式結構,將固體火箭發動機作為助推器,將衝壓發動機作為主發動機,主裝藥的固體推進劑燃燒完畢後空出的燃燒室空間即作為衝壓發動機的燃燒室。首先采用這種結構的是前蘇聯的SA-6地空導彈。
固體火箭衝壓發動機與衝壓發動機相比,結構簡單,工作可靠。固體火箭衝壓發動機采用貧氧固體推進劑的燃氣發生器所產生的貧氧燃氣作為燃料,供給衝壓發動機燃燒室進行二次燃燒(補燃)。與火箭發動機相比,固體火箭衝壓發動機比衝高,由於發動機結構簡單、固體推進劑的密度大、比衝高、固體助推器可與衝壓發動機共用同一燃燒室,因此采用固體火箭衝壓發動機的導彈尺寸和質量大大減小,勤務處理簡便,具有廣泛的應用前景。固體火箭衝壓發動機的不足為推力調節困難,協調關係複雜。
四、導彈技術的發展趨勢