随着现代推进技术的不断发展进步,膏体推进剂火箭发动机已经成为其热点领域和发展方向之一。本文针对膏体推进剂火箭发动机工作过程中所存在的技术难点和膏体推进燃烧特性进行了研究,为膏体推进剂火箭发动机的研制奠定了理论与技术基础。本文主要工作内容如下：(1)研究了膏体推进剂挤出胀大特性,目的是辅助膏体推进剂火箭发动机燃面分析。针对锥形扩张喷嘴,进行了膏体推进剂模拟液挤出胀大试验,分析了其挤出胀大过程及稳定性,研究了膏体推进剂燃面大小与时间关系；针对直圆管喷嘴,采用非线性回归法对膏体推进剂模拟液的稳态和动态剪切测试结果进行了拟合,得到了模拟液PTT本构关系的粘弹参数,结合连续性方程和动量方程对其二维轴对称条件下等温挤出胀大进行了数值模拟,分析了喷嘴管道长度、直径以及供给速度等对挤出胀大比的影响。(2)研究了高温管道内膏体推进剂流动及空气-膏体推进剂两相管道流动特性,为膏体推进剂火箭发动机燃速及安全性分析提供技术支持。采用幂律模型表征膏体推进剂流变特性,利用Arrhenius公式表示温度对粘度的作用,对高温管道内的膏体推进剂流动进行了数值仿真,并分析了壁温对膏体推进剂流动特性、热稳定性以及燃速的影响；将气泡视为不可压缩粒子,建立了气-液两相模型,模拟了空气-膏体推进剂管道流动特性,分析了气泡含量对流速以及管道压降的影响。(3)研究了膏体推进剂输送管道停机后重启特性,为发动机重启时推力调节时间及大小选择奠定了理论基础。将膏体推进剂输送管道停机后重启瞬态过程分为压力波传递、残余流压缩及压缩后替代三个过程,分别用定常和非定常Herschel-Bulkley模型表征替代液和残余液的流变特性,建立了膏体推进剂输送管道重启模型,并通过试验进行了模型验证,分析了输送管道尺寸及供给速度对重启时间的影响。(4)研究了膏体推进剂火箭发动机内弹道特性。结合挤出胀大、高温管道内流动特性和输送重启特性研究,分析了膏体推进剂燃面方程及燃速方程,并推导了直圆管喷嘴和锥形扩张喷嘴下的燃面方程数学形式,基于膏体推进剂火箭发动机工作过程,建立了其内弹道模型,并通过发动机燃烧实验对模型进行了验证。(5)研究了膏体推进剂燃烧特性。借鉴非催化推进剂理论模型,从推进剂组分出发,得到了膏体推进剂燃速公式；基于彩色CCD比色测温原理,并采用低次分段线性插值修正,编制了膏体推进剂火焰测温软件,通过本生灯试验进行了精度测试,获得了膏体推进剂火焰温度场宏观特性；分别对锥形扩张喷嘴和缝式喷嘴进行了连续供给和脉冲供给燃烧试验,并分析了膏体推进剂燃烧特性。本文的研究工作对膏体推进剂火箭发动机设计及工作过程分析具有一定的指导意义,可加快我国在该领域的研究进展,缩小与国外先进技术之间的差距。