[发明专利]一种适用于多脉冲固体火箭发动机的熔膜式隔板

说明书

本发明涉及一种适用于多脉冲固体火箭发动机的熔膜式隔板，由隔板固定体、隔板绝热体及隔板堵片组成，隔板固定体采用2A12高强铝合金材料，隔板固定体两侧模压成型有隔板绝热体；隔板绝热体采用高硅氧纤维/酚醛树脂模压制品，隔板绝热体和隔板固定体整体模压成型后整体机加至设计状态，隔板绝热体和隔板固定体中间相同位置处开设有燃气孔；隔板堵片采用2A12材料，隔板堵片粘接在发射发动机一侧的隔板绝热体上，粘接好的隔板堵片在发射发动机一侧涂覆一层南大703胶膜。本发明的熔膜式隔板适用于中、小型发动机；成本低廉、结构简单；喷出物飞出时间晚、颗粒直径小，且对药型无特殊要求。

技术领域

本发明涉及一种多脉冲固体火箭发动机的隔板，尤其涉及一种适用于多脉冲固体火箭发动机的熔膜式隔板。

背景技术

一般的固体火箭发动机一次点火工作直至燃烧结束，如采用一级固体发动机的空-空或地-空导弹，其发动机通常只在导弹的前1/2或1/3射程内工作，在飞行总射程的后1/2甚至2/3，导弹是无动力飞行的，无动力飞行时导弹必然很快减速，以致在弹道的末端难以再进行较大的机动。如果采用多级发动机分离的形式，无疑又增大了导弹武器的复杂程度，降低了可靠性。而脉冲固体火箭发动机能够实现多次点火，合理分配并控制各段推力的大小、持续时间和时间间隔，可显著改善固体发动机能量可控性差的缺点，极大地提高导弹武器系统的性能。

脉冲固体火箭发动机是利用隔离装置实现分别点火、燃烧，从而实现脉冲工作。隔离装置典型结构有两种：隔舱式和隔层式。隔舱式隔离装置通过级间隔舱将燃烧室分割成多个独立的燃烧室舱体，隔舱既要隔热又要承力，根据隔舱的结构形式可分为喷射棒式隔舱、金属膜片式隔舱、非金属材料式隔舱。隔层式隔离装置在结构上采用隔层把各脉冲药柱沿轴向或径向隔离，各脉冲药柱分别点火，隔层主要起阻燃和隔热的作用，不需要承力，隔层式隔离装置分为轴向隔层式和径向隔层式。

“喷射棒”式隔舱设计原理是用铬钼钢等难熔性金属材料作隔舱基体，在上面以同心圆排列方式钻孔作喷射用，喷射孔用重量较轻且耐烧蚀的纤维增强塑料做成的台阶状喷射棒堵塞，为密封起见，在每个喷射棒上装一个小的“O”形环，喷射棒尺寸大的一头朝第一级脉冲药柱燃烧室。这样，在第一级脉冲药柱点火工作时，隔板上的喷射孔被喷射棒上的台阶堵住，以免相互窜气而把第二级脉冲药柱隔开，并有效地承受第一级脉冲的压力，当第二级脉冲药柱点火工作时，来自第二级脉冲药柱燃烧室的压力把隔板上的喷射棒很容易地吹出，使隔板孔打开，而被吹出的喷射小塞子随同燃气流一起经第一级燃烧室从喷管排出。这种隔舱结构简单且密封可靠性高。

金属膜片式隔舱组件包括支撑件和金属膜片。国内的金属膜片隔舱主要靠金属或者非金属材料作为支撑件，在支撑件的另一侧利用附着绝热层的金属膜片进行密封。当第一脉冲工作时，金属膜片承受一脉冲燃烧室压强的载荷不破裂且有效密封一脉冲燃气；二脉冲工作时，在较低的压强下，膜片破裂保证二脉冲正常工作，且膜片破裂后不产生碎片，以免对喷管等结构造成破坏。

非金属材料隔舱使用的是一种可进行切削、研磨和钻孔的玻璃陶瓷。材料的抗压强度远大于抗拉强度，使用时加工成凸面状，凸面朝向第一级燃烧室，使其承受第一级脉冲药柱燃烧时的高压。当第二级药柱燃烧时，隔舱凹面受拉而较易破碎，碎片随燃气流从喷管排出。由于陶瓷材料破碎具有一定的随机性，为防止出现大尺寸碎片，可在凸侧加工刻痕，以引导隔板沿刻痕破碎，控制碎片尺寸和破口形状。

轴向隔层主要适用于小直径的双脉冲发动机（φ200），大多数的轴向隔层的形状为“帽”状。轴向隔层具有结构简单、容易加工、消极质量轻，但是二脉冲药型受限，必须为端面燃烧药型，用来作为隔层的支撑。

径向隔层适用于较大直径的双脉冲发动机，径向隔层具有原理简单、Ⅱ脉冲药型基本不受限制、消极质量轻等优点。

 “喷射棒”式隔舱上的喷射棒在第二脉冲工作时的瞬间要全部同时吹出脱离而打开隔板上的喷射孔是比较困难的，因而会造成推力-时间曲线的波动；另外，当第二脉冲工作时，燃气气流通过隔板上小喷射孔会有一定的能力损失（由于这些小孔尺寸远远小于喷管喉径尺寸，使气流流经小孔时形成壅塞节流而造成）。