导弹武器突防能力的不断提高,要求导弹能够完成更复杂的机动飞行任务,对导弹武器的姿轨控系统提出了更高的要求。比例式固体姿轨控系统具有结构简单、成本低的特点,同时具有更好的机动性和操纵性,成为国外防空反导系统姿轨控的首选方案之一,而国内相关的研究尚处于探索阶段。本文主要开展了关于比例式姿控推力器相关的理论与试验研究。为了研究比例推力器稳态工作特性和进行推力器的结构设计优化,开展了推力器三维稳态数值模拟研究,得到了以下结论:推力器内流场存在着亚音速回流区、斜激波及流动分离等现象;侧向进气导致内流场分布具有一定不对称性;推力器推力随阀门开度增大成线性增长,能够实现推力连续调节;入口角度及针栓型面会对推力器性能产生影响;新型有通孔比例推力器可以大大减小针栓负载。建立了比例推力器的二维轴对称仿真模型,采用动网格方法和自定义入口条件,进行了比例推力器非稳态工作特性研究。得到了非稳态工作过程中推力器内流场变化规律,入口压强、入口质量流量和推力器推力随针栓靠近喉部逐渐增大,实现了推力连续调节;随着针栓运动速度增加,储气室压强和推力建立出现了滞后;推进剂燃速压强指数越高,推力变化范围越大。为了研究比例推力器工作过程壳体和针栓的传热情况,进行了比例推力器流固耦合传热数值模拟研究,得到了节流面区域、喷管扩张段斜激波反射位置及针栓端部是比例推力器热环境最恶劣的部位;得到了固体区域热防护材料分别为C/C复合材料和陶瓷基复合材料的传热特点;传热速度随入口压强增大而增大。进行了比例推力器冷试试验研究,完成了推力器、测试系统、驱动系统、供气系统的设计与搭建,通过静态试验验证了比例推力器实现推力连续调节的能力,通过动态试验验证了比例推力器压强和推力建立的滞后现象。本文针对比例式姿控推力器的结构设计、流场特征、热防护和冷试试验等关键技术开展了初步研究,研究内容对比例式固体姿轨控推力器的设计及工程应用具有一定的指导意义。