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新一代高性能固体发动机是主要应用于先进导弹武器的动力装置。开展新型固体复合推进剂的研究,是推动固体发动机技术发展的重要途径之一。本文以高性能固体发动机应用为背景,以高密度推进剂金属添加剂锆为研究对象,开展了锆粉的理化特性,锆粉点火燃烧以及含锆推进剂的点火燃烧实验研究,初步探索了锆粉在复合推进剂中应用的可行性。首先,开展了锆粉理化性质的实验研究,实验结果表明:锆粉样品颗粒形状不规则,主要包含Zr元素,还有少量的O和Hf元素,主要存在的物相为金属锆。锆粉的氧化经历了缓慢氧化-加速氧化-剧烈氧化-反应平衡的过程。微米级锆粉热氧化反应活化能Ea为175.83kJ/mol,指前因子A为1.91×108s-1,其非等温氧化过程符合随机成核和随后生长模型函数G（α）=[-ln（1-α）]?。其次,通过开展锆粉粒径和氧浓度等参数对锆粉点火燃烧特性影响研究发现:根据火焰形态可以将锆粉燃烧过程分为起燃,剧烈燃烧,平稳燃烧和火焰熄灭等四个阶段。锆粉粒径和氧浓度等参数对锆粉的点火燃烧性能具有重要影响。减小锆粉粒径,增大氧浓度均有利于缩短点火延迟时间和燃烧时间,提高燃烧温度和燃烧强度,改善锆粉的点火燃烧性能。CHEMKIN软件的仿真计算结果表明:氧浓度增大,燃烧时间减小,燃烧温度增大,理论计算和实验结果相互印证。再次,利用CEA对三种不同锆含量推进剂能量特性的分析发现:在推进剂中加入锆粉,能显著改善推进剂的能量特性,尤其是可以提高推进剂的密度比冲。丁羟推进剂密度比冲在加入45%锆粉时达到最大值;NEPE推进剂和高能叠氮推进剂的密度比冲随锆粉含量增加而呈现持续上升趋势。此外,高能叠氮推进剂比冲在锆含量0%3%范围内随锆粉含量增加而呈现上升趋势。最后,通过开展含锆推进剂点火燃烧实验发现:锆粉含量、锆粉粒径和压强等参数对含锆推进剂的点火燃烧性能具有重要影响。增大锆粉含量,减小锆粉粒径,增大压强都有利于缩短点火延迟时间和燃烧时间,改善推进剂的点火燃烧性能。推进剂中锆粉含量增加,铝粉含量减少,燃烧产物粒径减小,即铝粉颗粒在推进剂中的燃烧团聚物的尺寸大于锆粉燃烧团聚物。通过开展以上研究发现:在推进剂中加入锆粉,可以显著改善推进剂的点火燃烧性能;同时也能改善推进剂的能量特性,提高推进剂的密度比冲;改善推进剂燃烧产物的团聚现象。