冲压加速器是一种利用混合气体推进剂的化学能,将弹丸加速到高超声速的新概念推进装置。推进剂的反应速率和放热量较高时,火焰阵面会向弹丸前体移动,并越过弹丸肩部,对弹丸产生阻力,产生不启动现象。当弹丸肩部表面存在激波反射点时,激波后方的高压区对火焰的传播有一定的阻塞作用,能够扩大推进剂的反应速率范围。根据这一思想,本文基于粘性理想气体假设,采用SST k-ω湍流模型、有限速率/涡耗散模型和甲烷-氧气单步化学反应机理数值研究了传统冲压加速器中弹丸速度和加速管尺寸对加速管内激波波系结构和推力性能的影响,研究结果表明,当加速管高度h=14 mm,弹丸飞行马赫数Ma<5时冲压加速器不能运行;当h=14 mm,Ma=5～6、h=16 mm,Ma=4～6和h=18 mm,Ma=4～4.5时弹丸肩部表面均能产生一道与管壁相交的激波;本文在固定推进剂反应速率(活化能Ea=1.9×10~8 J·kg-1·K-1)条件下,当h=16～22 mm,Ma<5的算例均出现了不启动问题,当Ma≥5,h=14～16 mm时能够成功启动,对弹丸产生推力,随着弹丸速度的增加,推力性能也会提升。为了解决传统冲压加速器在低马赫数高反应速率(Ma<5,Ea=1.9×10~8 J·kg-1·K-1)时发生的不启动问题,设计了一种新型弹丸,新型弹丸前体与普通弹丸相同,后体为等直构型,后体高度小于前体最大高度,形成具有挡板作用的弹丸肩部,采用相同的数值方法验证了新型弹丸解决冲压加速器不启动的能力,并考察了弹丸后体尺寸对加速管内激波波系结构及推力性能的影响。结果表明:在相同工作条件下,新型弹丸在加速管内运动时,会在弹肩与弹底形成两个温度极值区,温度极值比传统冲压加速器更高,并且新型弹丸的后楔反射激波强度更高,波后气体的压力与温度也更高,新型冲压加速器更容易启动,当弹丸后体高度l=2.5 mm、3.5 mm时新型冲压加速器中火焰阵面可以稳定在弹丸肩部后方,具有解决不启动问题的能力,弹丸后体尺寸对推力影响并不明显,而当弹丸后体高度l≥4.5 mm时,会产生不启动问题。