Hybrid rocket motors (HRMs) easily achieve variable thrust by changing oxidizer mass flow rate. This paper represents numerical and experimental studies on the throttleable HRM with aerospike nozzle, which can enhance the performances of the throttleable HRM theoretically. By comparing the performance of the throttleable HRM with the aerospike nozzle and that with the de Laval nozzle, the characteristics of the aerospike nozzle applied to the throttleable HRM are explored. Both numerical and experimental investigations are conducted. In the simulation part, characteristic velocity, combustion efficiency, thrust coefficient and specific impulse of the HRM with the two types of nozzles at different oxidizer mass flow rate are obtained. Comparing with the HRM with the de Laval nozzle, the HRM with the aerospike nozzle can improve specific impulse by about 8.9%∼23.4% when the working pressure ratio is lower than the design pressure ratio. The combustion efficiency of the throttleable HRM with the aerospike nozzle is 3.9%∼8.6% higher than that with the de Laval nozzle because of the core structure of the aerospike nozzle. When the oxidizer mass flow rate is 50 g/s, the thrust coefficient of the aerospike nozzle is increased by 12.3% relative to that of the de Laval nozzle which flow separation occurs in. The corresponding firing tests are performed by the lab-scale motor with 90% hydrogen peroxide (HP) and polyethylene (PE) grain. The numerical and experimental results agree well. The combination of the throttleable HRM and the aerospike nozzle has the advantages to improve the performance of HRMs.

混合火箭发动机（HRM）可以通过改变氧化剂的质量流量来轻松获得可变推力。本文介绍了带有气嘴的可节流HRM的数值和实验研究，可以从理论上提高可节流HRM的性能。通过比较节流式HRM与气雾化喷嘴和de Laval喷嘴的性能，探索了应用于节流式HRM的雾化喷嘴的特性。进行了数值和实验研究。在模拟部分中，获得了两种氧化剂在不同氧化剂质量流量下的HRM的特征速度，燃烧效率，推力系数和比冲。与带有de Laval喷嘴的HRM相比，当工作压力比低于设计压力比时，带气嘴的HRM可以将比脉冲提高约8.9％〜23.4％。由于采用了气雾喷头的核心结构，因此采用气雾喷头的可节流HRM的燃烧效率比使用拉瓦尔气雾器的高3.9％〜8.6％。当氧化剂的质量流量为50 g / s时，与发生流分离的德拉瓦勒喷嘴相比，气嘴的推力系数增加了12.3％。相应的燃烧测试由实验室规模的电机执行具有90％的过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）颗粒。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。当工作压力比低于设计压力比时为4％。由于采用了气雾喷头的核心结构，因此采用气雾喷头的可节流HRM的燃烧效率比使用拉瓦尔气雾器的高3.9％〜8.6％。当氧化剂的质量流量为50 g / s时，与发生流分离的德拉瓦勒喷嘴相比，气嘴的推力系数增加了12.3％。相应的燃烧测试由实验室规模的电机执行具有90％的过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）颗粒。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。当工作压力比低于设计压力比时为4％。由于采用了气雾喷头的核心结构，因此采用气雾喷头的可节流HRM的燃烧效率比使用拉瓦尔气雾器的高3.9％〜8.6％。当氧化剂的质量流量为50 g / s时，与发生流分离的德拉瓦勒喷嘴相比，气嘴的推力系数增加了12.3％。相应的燃烧测试由实验室规模的电机执行具有90％的过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）颗粒。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。由于采用了气雾喷头的核心结构，因此采用气雾喷头的可节流HRM的燃烧效率比使用拉瓦尔气雾器的高3.9％〜8.6％。当氧化剂的质量流量为50 g / s时，与发生流分离的德拉瓦勒喷嘴相比，气嘴的推力系数增加了12.3％。相应的燃烧测试由实验室规模的电机执行具有90％的过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）颗粒。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。由于采用了气雾喷头的核心结构，因此采用气雾喷头的可节流HRM的燃烧效率比使用拉瓦尔气雾器的高3.9％〜8.6％。当氧化剂的质量流量为50 g / s时，与发生流分离的德拉瓦勒喷嘴相比，气嘴的推力系数增加了12.3％。相应的燃烧测试由实验室规模的电机执行具有90％的过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）颗粒。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。相对于发生流动分离的德拉瓦勒喷嘴，气雾喷头的推力系数提高了12.3％。相应的燃烧测试由带有90％过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）的实验室规模的电机进行）谷物。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。相对于发生流动分离的德拉瓦勒喷嘴，气雾喷头的推力系数提高了12.3％。相应的燃烧测试由带有90％过氧化氢（HP）和聚乙烯（PE）的实验室规模的电机进行）谷物。数值和实验结果吻合良好。可节流的HRM和雾化喷嘴的组合具有改善HRM性能的优点。