H₂O₂作為氧化劑是固液火箭發動機的研究熱點，特別是在固液火箭發動機重復啟動方面具有極大發展潛力。H₂O₂經催化床分解后能夠產生高溫氧氣，能夠直接點燃固體燃料，無需額外點火設施，此外H₂O₂密度比液氧高、綠色環保，而且可以常溫貯存。但在實際應用中，H₂O₂催化點火是一個復雜的過程，受到催化床性能、氧化劑流量、燃料種類等多方影響。

力學所高溫氣流激光診斷研究團隊在H₂O₂/石蠟基固液火箭發動機（HRE）催化重復點火及燃燒特性研究中取得進展。結合激光吸收光譜、燃燒場數值分析等手段，開展石蠟基燃料在90%H₂O₂作用下的催化點火和重復點火研究（邏輯思路如圖1所示）。以H₂O₂分解溫度的變化為分析前提，采用熱電偶和基于H₂O吸收的激光吸收光譜技術進行監測。分析預熱、銀網層數和催化床使用次數對H₂O₂分解特性的影響；與此同時，建立了H₂O₂分解效率衰減對HRE燃燒特性的影響的二維數值模型；最后，通過靜態點火實驗明確H₂O₂/石蠟基HRE催化點火和重復點火性能。研究結果表明，催化床預熱是提高H₂O₂初始分解速率進而提高點火成功率的關鍵因素（如圖2和圖3所示）。過多或過少的銀網層數和連續重復使用催化床分別因熱損失和使用壽命下降而降低分解溫度。在60層床層預熱條件下，分解延遲時間小于0.5 s，分解效率為100%。重復點火使分解效率逐漸降低，降低的速率約為0.0625%/s。數值模擬結果表明，H₂O₂分解效率越低，發動機燃燒性能越差（如圖4所示）。當H₂O₂分解效率繼續下降到80%時，由于H₂O₂的質量損失，發動機燃燒性能存在突降現象。最后，地面燃燒實驗（如圖5所示）驗證了H₂O₂/石蠟基HRE重復點火可靠，無點火壓力峰。

該研究成果以“Charactering Catalytic Ignition and Combustion for the Ninety Percent Hydrogen-Peroxide/Paraffin-Based Hybrid Rocket Engine”為題近期發表在Journal of Propulsion and Power上，中科院力學所林鑫高級工程師和吳坤副研究員為共同通訊作者，王澤眾特別研究助理為第一作者，該工作獲得了國家自然科學基金、國家重點計劃、廣東省重點領域研究與發展計劃中國科學院青年創新促進會的支持。