[发明专利]一种环形固液催化点火发动机

说明书

技术领域

本发明属于火箭发动机启动领域，涉及一种环形固液催化点火发动机，用于火箭发动机的点火启动，尤其适用于固液火箭发动机的多次点火启动。

背景技术

固液火箭发动机采用液体氧化剂和固体燃料，在结构上兼备了液体火箭发动机和固体火箭发动机的共同特点，具有安全性好、推力调节容易、环保性好、药柱稳定性好、温度敏感性低和经济性好等优点，可用于探空火箭、靶弹、战术导弹等。

固液火箭发动机早起采用硝酸类氧化剂的自燃推进剂组合，但由于能量不高，现今大部分的固液火箭发动机，燃料和氧化剂的物理接触都是惰性的，发动机启动需要点火。

过氧化氢用作火箭发动机氧化剂，具有无毒、无污染、高密度、易贮存、高比热、分解产生大的体积膨胀和热量的优点，是一种理想的绿色推进剂。固液火箭发动机与过氧化氢氧化剂配合使用的常用端羟基聚丁二烯(HTPB)，高密度聚乙烯(HDPE)，有机玻璃(PMMA)等。

过氧化氢固液火箭发动机常用的点火方案有：催化点火，固体药盒点火，喷入自燃推进剂点火，点火发动机点火。

催化点火具有点火延迟时间长，总冲损失大，成功点火后，催化床仍处于工作状态，试验中影响催化床的工作寿命。催化点火压降损失大，对于挤压式供应系统增大贮箱压力，加大了系统质量。目前的催化点火技术，用于催化床材料的限制，不适用于高浓度过氧化氢。

固体药盒点火，安全性差，无法实现多次启动，药盒在前燃室内需要做热防护，药盒金属部分容易脱落对喷管造成潜在的危险。

吸入自燃推进剂点火系统复杂，需要额外的推进剂供应系统。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种环形固液催化点火发动机作为点火发动机，包括喷注器、固体药柱、绝热层、催化网与点火发动机外壳。

其中，喷注器周向上均匀设计有扇形喷注缝隙A；每个喷注缝隙A的入口端铺设有催化网。喷注器内部同轴设置有环形结构的固体药柱；固体药柱周向设计有与喷注器上喷注缝隙A数量相等的扇形喷注缝隙B，且各个喷注缝隙B分别与喷注缝隙A连通。固体药柱内部设置有环形结构的绝热层；绝热层外壁周向上均匀设计有开孔。点火发动机外壳设置在喷注器外侧，内壁与喷注器外壁贴合；点火发动机外壳上开有氧化剂通道与环形流道，氧化剂通道与环形流道，同时各个扇形喷注缝隙A与环形流道连通。

氧化剂从点火发动机外壳上的氧化剂通道通入，进入点火发动机外壳内环形流道，随后通过催化网进行催化分解产生高温富燃气体，经由各个扇形喷注缝隙A对气体加速，喷射进入点火发动机燃烧室，点燃固体药柱，形成高温燃气，经由绝热层周向分布开孔进入主发动机燃烧室，点燃主发动机。

本发明的优点在于：

1、本发明环形固液催化点火发动机，点火发动机采用催化点火，易于实现多次点火，可以多次启动主发动机；

2、本发明环形固液催化点火发动机安装容易，体积小，可以直接替代固体药盒用于固液火箭发动机的点火启动；

3、本发明环形固液催化点火发动机，采用过氧化氢作为氧化剂，点火发动机直接使用主发动机氧化剂，无需额外搭建点火发动机输送系统；

4、本发明环形固液催化点火发动机中，催化网、喷注器、药柱，均采用环形结构，结构紧凑，加工方便，易于集成到发动机前燃室，使用方便；

5、本发明环形固液催化点火发动机，结构简单、成本低、安全性好。

附图说明

图1为本发明环形固液催化点火发动机结构示意图；

图2为附图1中A部分中催化网和喷注喷注缝隙局部放大图。

图中：

1-喷注器2-固体药柱3-绝热层4-催化网

5-点火发动机外壳101-喷注缝隙A201-喷注缝隙B301-开孔

501-氧化剂通道502-环形流道

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明环形固液催化点火发动机，作为点火发动机，包括喷注器1、固体药柱2、绝热层3、催化网4与点火发动机外壳5。