固体燃料冲压发动机具有比冲高、可靠性高、安全性好等优点,在超声速和冲压增程炮弹等领域的应用前景非常广阔,但由于其内部燃烧流动较复杂,内弹道难以准确预估,给固体燃料冲压发动机的设计和试验带来很大困难。本文采用理论分析与数值模拟相结合的方法对固体燃料冲压发动机内弹道性能进行了深入研究,主要对其推力和比冲、燃烧室燃烧效率和总压损失等作了定量研究。由于SFRJ内部流动与燃烧状态较为复杂,增加了发动机设计的难度,并在一定程度上制约了其在工程上的应用,因此有必要建立SFRJ数值仿真模型并深入分析其内部流场规律。通过假定固体装药的燃烧速率满足Arrhenius公式,然后根据固体装药表面的能量方程式来求解装药表面的温度,这种方法需要确定Arrhenius中的指前因子和活化能,使得计算变得复杂,但解决了燃料表面温度的矛盾。本文基于这种方法,将固体装药温度场的求解转化为热平衡下固体装药的总传热量的求解,研究了以HTPB为固体燃料的SFRJ内流场规律。通过与Campbell Jr等的试验数据对比分析,说明了本文建立的数值仿真模型准确度较高。名义推力mF为喷管出口射流与迎面气流的富裕冲量差,比冲的定义是每秒钟消耗1kg燃料所产生的推力。为获得固体燃料冲压发动机内弹道性能的预示计算模型,针对内弹道计算的主要任务,采用理论分析结合数值模拟的方法,推导出了SFRJ推力和比冲的工程表达式,并对其进行了深入的研究,研究结果表明:1)推力的理论推导公式比较复杂,考虑的参数较多,与数值模拟所得结果的相对误差均在5%以内;2)比冲主要取决于推力和燃速,因此文中推导出了固体燃料平均燃速的计算式,代入公式计算得到的理论结果与仿真结果趋于一致;3)理论分析过程严密,揭示了各变量间的内部关系,所建数值计算模型准确度较高。因此文中的内弹道性能理论计算式适用性和可信度较高,对固体燃料冲压发动机的初步设计和仿真试验有较大的参考价值。为了获得固体燃料冲压发动机的燃烧效率计算模型,采用理论分析的方法创建了燃烧效率模型,初步推导出了燃烧效率的表达式,并运用数值模拟的方法进行了深入研究,研究结果表明:1)所建数值计算模型准确度较高,与试验结果的相对误差均在3%以内,可用数值模拟代替试验验证研究结果的可信度;2)燃烧室燃烧效率与进气流量、燃烧室压强、燃烧室长度成指数关系,同燃料内径以D=2为分界点成分段指数关系;3)改变工况后运用拟合公式计算所得结果与数值模拟结果契合度较好。因此本文燃烧效率模型及其拟合公式的合理性和适用性较高,有很好的理论与工程价值。为建立固体燃料冲压发动机燃烧室总压损失预示模型,采用理论与数值研究相结合的方法,对燃烧室总压损失的三个主要部分,即空气进入突扩燃烧室产生回流区的总压损失、燃料表面向主流加质引起的总压损失以及燃烧产生的加热损失,分别建立了计算模型,得到了燃烧室总压损失关系式,最后将理论计算结果与数值模拟结果作了对比分析,说明了该计算式的有效性。理论研究所得模型及规律可用于指导SFRJ设计和试验研究。