[发明专利]一种无喷管固体火箭发动机

说明书

本发明公开了一种无喷管固体火箭发动机，包括：壳体，呈柱状，推进剂药柱，填充在壳体内腔，沿其中线开设有燃气通道，支撑管，呈筒状，套设在燃气通道内、且靠近燃气气流出口处，其内壁上依次间隔设置有多个内腔电磁场机构和多个内腔高压热电机构，内腔电磁场机构和内腔高压热电机构相互配合用于燃气在通过支撑管内腔的燃气通道时因热电效应产生毫伏级的热电势，并进而形成高压热电势，热电势使含有大量离子化产物的燃气进行大幅加速，并通过支撑管的内腔排出进而推动火箭运行；本发明取消了常规固体火箭发动机的喷管结构件，大幅减轻了发动机的结构质量，减少了失效故障的概率。

技术领域

本发明属于航天动力领域，尤其涉及一种无喷管固体火箭发动机。

背景技术

固体火箭发动机：使用固体推进剂的化学火箭发动机。又称固体推进剂火箭发动机。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧，化学能转化为热能，生产高温高压的燃烧产物。燃烧产物流经喷管，在其中膨胀加速，热能转变为动能，以高速从喷管排出而产生推力。

固体火箭发动机自诞生以来，其基本结构形式一直是“燃烧室+拉瓦尔喷管”，固体推进剂燃烧产生的燃气在喷管中不断加速并排出发动机，从而产生推力。为保证较高的能量转换效率，喷管的尺寸一般比较大，占发动机结构质量的比例较高。由于喷管出口尺寸通常不能超过火箭的最大外径，这就限制了喷管出口面的最大气流速度的进一步提升，限制了能量转换效率，导致大量能量无法充分利用。另外，喷管工作时热环境恶劣且变化剧烈，其热防护设计方案比较复杂，喉衬等部件发生失效故障的情况较多。

发明内容

本发明的目的是提供一种无喷管固体火箭发动机，以解决现有固体火箭发动机燃烧产物出口速度受限的问题。

本发明采用以下技术方案：一种无喷管固体火箭发动机，包括：

壳体，呈柱状，

推进剂药柱，填充在壳体内腔，沿其中线开设有燃气通道，

支撑管，呈筒状，套设在燃气通道内、且靠近燃气气流出口处，其内壁上依次间隔设置有多个内腔电磁场机构和多个内腔高压热电机构，内腔电磁场机构和内腔高压热电机构相互配合用于燃气在通过支撑管内腔的燃气通道时因热电效应产生毫伏级的热电势，并进而形成高压热电势，热电势使含有大量离子化产物的燃气进行大幅加速，并通过支撑管的内腔排出进而推动火箭运行。

进一步地，每个内腔电磁场机构由多个内腔电磁场机构单元构成，多个内腔电磁场机构单元呈放射状、环形分布、安装在支撑管的内壁上；

每个内腔高压热电机构由多个内腔高压热电机构单元构成，多个内腔高压热电机构单元呈放射状、环形分布、安装在支撑管的内壁上；

各内腔高压热电机构与各内腔电磁场机构相互间隔设置、且紧密排列。

进一步地，每个内腔高压热电机构单元包括内腔肋骨架、内腔第一导体和内腔第二导体，内腔肋骨架套设在支撑管内腔，内腔肋骨架的外壁与支撑管的内壁相贴合；

内腔肋骨架为中空的圆柱体，在内腔肋骨架外壁上、绕其外壁一周自外向内开设有多个内腔凹槽，各内腔凹槽相互平行设置，且各内腔凹槽所在的平面均与内腔肋骨架的横截面相互平行，各内腔凹槽用于内腔第一导体和内腔第二导体插入，内腔第一导体和内腔第二导体串接成一个闭合回路。

进一步地，内腔第一导体和内腔第二导体均为环形的薄片状。

进一步地，每个内腔电磁场机构单元包括高导磁率芯体、导电线圈和隔热包覆层，导电线圈缠绕在高导磁率芯体上，隔热包覆层将高导磁率芯体和导电线圈进行包裹；

多个内腔电磁场机构单元所组成的平面均与内腔肋骨架的横截面相互平行，且每个高导磁率芯体的轴线均过所在内腔肋骨架横截面的圆心。