本文以底排弹出炮口快速泄压导致AP/HTPB底排药剂出现熄火复燃或者完全熄火燃烧工况为工程背景，开展了AP/HTPB底排药剂稳态与非稳态燃烧特性的实验研究和数值模拟，侧重研究了底排药剂在快速降压条件下的熄火、不熄火燃烧机理，为实现底排弹出炮口后底排药剂的稳定燃烧奠定理论基础。本文首先进行了底排药剂稳态燃烧特性的实验研究，在此基础上进行了稳态燃烧数值模拟;其次，开展了底排药剂在快速降压条件下非稳态燃烧特性的实验研究，并在此基础上进行了非稳态燃烧数值模拟;最后，在认识了AP/HTPB底排药剂稳态和非稳态的燃烧特性的基础上，研究了底排药剂在热激励条件下的安全性问题。主要研究内容和成果如下:　　(1)设计了一种带有双级燃烧室的燃气射流点火实验装置，研究了AP/HTPB底排药剂在大气环境下的点火、燃烧特性。结果表明，当AP/HTPB底排药剂试样初温由31.1℃上升到42.5℃过程中，燃气射流点火着火延迟期随着初温的增加而逐渐下降，平均燃速由0.888mm/s上升到0.955mm/s。通过微热电偶，测得AP/HTPB底排药剂在大气环境下的固相燃面温度为927K。在实现底排药剂可靠点火的基础上，设计了一个带有双透明观察窗的密闭爆发器实验装置，开展了AP/HTPB底排药剂高压条件下稳态燃烧特性的实验研究。结合高速录像图片以及燃烧室内的p-t曲线，测得底排药剂在1.5MPa～6.5MPa范围内的平均燃速为(r)b=5.919p0.6629，其中，(r)b的单位为mm/s，p的单位为MPa。　　(2)在AP/HTPB底排药剂稳态燃烧特性的实验研究基础上，分层次建立了底排药剂气相燃烧的简化模型和底排药剂气-固耦合的燃烧模型。首先，建立了底排药剂气相燃烧的简化模型，研究了气相扩散火焰结构特性、化学动力学参数和粘结剂含量对该火焰结构的影响。AP/HTPB底排药剂气相区的扩散火焰结构由部分预混的前沿火焰结构LEF和沿着化学计量表面SLS的尾迹扩散火焰组成，化学反应核心区域出现在前沿火焰结构LEF中。当粘接剂含量不变时，随着Pe数增加时，扩散火焰高度增加;当Da数增加时，将改变前沿火焰结构LEF距离燃烧表面的距离;Pe数和Da数共同影响着AP/HTPB底排药剂气相化学反应速率分布及气相对固相的热反馈特性。其次，建立了AP/HTPB底排药剂气-固耦合的燃烧模型，通过求解完整的N-S方程，详细研究了底排药剂稳态燃烧的整体火焰结构特征。在研究过程中，引入扩散时间尺度td、化学反应时间尺度tc和流动滞留时间尺度tf三个特征量，分析燃烧压力等条件变化对AP/HTPB底排药剂火焰结构特性的影响。同时，引入无量纲量Pe和Da来描述这些时间尺度的相对大小，定量给出了不同压力条件下，扩散混合速率、对流输运速率以及化学反应速率相对大小的度量。结果表明:当燃烧压力为p＜0.5MPa时，此时Pe＜3.67，Da＜2.8×104，火焰总体呈现出预混燃烧特性;当燃烧压力为0.7MPa＜p＜1.5MPa，随着压力增大，Pe和Da均增大，但对流和扩散输运效果大致相当，出现预混和扩散竞争燃烧特性;当燃烧压力p＞3.5MPa时，此时，Pe≥9.74，Da≥7.0×105，AP/HTPB底排药剂将出现扩散燃烧特性。　　(3)设计了一个带观察窗的半密闭爆发器实验装置，并搭建了包含高速录像仪、压电传感器的综合测试系统，开展了AP/HTPB底排药剂快速降压条件下非稳态燃烧特性的实验研究。降压前的燃烧室压力为3.15MPa～7.24MPa，最大降压速率为13.2～136.7MPa/s的范围内，观察到AP/HTPB底排药剂呈现两种非稳态燃烧特性，即降压条件下持续燃烧和降压条件下火焰熄灭。要使AP/HTPB底排药剂熄火，存在一个最小的临界降压速率，且该临界降压速率随着最大燃烧压力的增加而近似线性增加，底排药剂在3.15MPa～6.5MPa范围内的临界降压速率与最大燃烧压力之间的经验关系式为:|dp/dt|cr=7.45p-12.57。当降压速率大于临界降压速率时，底排药剂火焰将熄灭。降压速率越大，降压过程中带走的能量也就越多，非燃烧器件储存的能量将减少，这些器件对AP/HTPB药剂表面构成热反馈也就越少，底排药剂将越难通过这种热量反馈以及固相内部反应的热量积累而达到重新着火条件。根据AP/HTPB底排药剂熄火后药剂的燃烧响应状态，可将熄火区域分为三种典型的失稳燃烧特征:熄火后复燃、熄火后缓慢分解和完全熄火，熄火后缓慢分解临界降压速率与最大燃烧压力的经验关系式为:|dp/dt|=58.29p-140.78(3.15＜p＜5MPa)。　　(4)在AP/HTPB底排药剂快速降压条件下非稳态燃烧特性的实验研究基础上，分层次建立了底排药剂一维、二维非稳态燃烧模型以及降压熄火模型，从理论上解释了降压燃烧失稳行为与初始燃烧压力和最大降压速率之间的关系。首先，建立了AP/HTPB底排药剂一维非稳态燃烧模型，主要分析压力快速变化条件下，底排药剂燃烧响应特性。当压力从3.0MPa快速降压到2.0MPa过程中，底排药剂热波层厚度的增加跟不上压力变化速率，即固相热波层厚度相对于该压力瞬变条件而言被缩短了，相当于固相欠预热，AP/HTPB底排药剂瞬时燃速低于对应压力下的稳态燃速;当压力从2.0MPa快速升压到3.0MPa过程中，此时，固相热波层厚度相对于该压力瞬变条件而言被延长了，相当于固相过预热，AP/HTPB底排药剂瞬时燃速高于对应压力下的稳态燃速。当燃烧压力为2.0MPa时，AP/HTPB底排药剂热波层调整的特征频率为487.8Hz，如果压力振荡驱动频率接近该特征频率时，压力驱使频率响应函数Rp趋于最大。同时还发现，压力高频振荡对底排药剂的燃速影响较小，压力低频振荡对底排药剂的燃速影响较大。其次，建立了AP/HTPB底排药剂二维非稳态燃烧模型，研究了初始燃烧压力为5.0MPa，终态压力为0.1MPa，最大降压速率为-200MPa/s和-500MPa/s时，AP/HTPB底排药剂二维火焰结构变化特性、各物理量空间分布特征、气相对固相热反馈的变化以及燃面温度变化特性。最后，建立了AP/HTPB底排药剂降压熄火燃烧模型，从理论上揭示了降压燃烧行为与初始燃烧压力p、最大降压速率|dp/dt|max之间的关系。　　(5)在认识了AP/HTPB底排药剂稳态和非稳态的燃烧特性的基础上，研究了AP/HTPB底排药剂在热激励条件下的安全性问题。首先，建立了AP/HTPB底排药剂烤燃数学模型，通过一维热爆炸(ODTX)实验数据验证了AP/HTPB底排药剂烤燃模型的正确性。然后，数值模拟了底排装置处于高恒温热环境、慢速烤燃和暴露于燃烧火焰中，底排药剂的热响应特性。计算结果表明:当底排装置处于高恒温热环境中，AP/HTPB底排药剂发生烤燃响应的环境临界温度介于480K～485K之间。当环境温度为485～560K时，随着环境温度的增加，烤燃响应时间快速减小，由9.733h快速减小到10.600min。当底排装置处于燃烧火焰环境中时，当火焰温度由900K上升到1300K时，烤燃响应时间将由397s快速下降到110s。