[发明专利]一种小型固体火箭发动机在审
申请号: | 202010982883.6 | 申请日: | 2020-09-18 |
公开(公告)号: | CN112211749A | 公开(公告)日: | 2021-01-12 |
发明(设计)人: | 张群;李小龙;程祥旺;胡凡;王晓燕;马晓曦;王紫欣;高耀红 | 申请(专利权)人: | 西北工业大学 |
主分类号: | F02K9/18 | 分类号: | F02K9/18;F02K9/32;F02K9/34;F02K9/97 |
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地址: | 710072 陕西*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 小型 固体 火箭发动机 | ||
本发明提供一种小型固体火箭发动机,涉及火箭发动机技术领域。本发明对燃烧室内药柱和喷管进行改进。将药柱分为氧化剂层和火药层,通过氧化剂孔和药孔通入燃气通道,可以有效防止混合药柱的不稳定不安全性要素,同时设置氧化剂层对燃烧室壳体起到一定的热防护作用,将氧化剂孔和火药孔呈螺旋均匀排列,可以有效控制燃烧进程,实现分级燃烧和完全燃烧,提升燃烧室燃烧性能。另外将发动机喷管处设计为可旋转柔性接头和单面膨胀型喷管,确保喷管的密闭性和旋转稳定性的同时可以有效控制径向方向速度,实现发动机的矢量控制,从而提升对发动机发射射程和方位的控制。
技术领域
本发明属于火箭发动机技术领域,具体涉及一种小型固体火箭发动机。
背景技术
固体火箭发动机属于化学火箭发动机,用固态物质(能源和工质)作为推进剂。固体推进剂点燃后在燃烧室中燃烧,产生高温高压的燃气,即把化学能转化为热能;燃气经喷管膨胀加速,热能转化为动能,以极高的速度从喷管排出从而产生推力向前飞行。固体火箭发动机是是各种武器的动力装置,同时其在航空航天领域也有广泛的应用。它的结构比较简单,具有机动性、可靠性和较易维护性的优点,极大的满足了现代战争和航空航天事业的要求。
但是固体推进剂会受到各种载荷作用和温湿度变化的影响,因此可能会发生物理或者化学性质的变化,有可能会损坏固体火箭发动机的结构完整性,导致其他的缺陷。传统的固体火箭发动机的缺陷有燃烧室缺陷、喷管缺陷。这两种缺陷在其燃烧时会出现“超”燃烧表面,会造成重大的威胁,因此优化燃烧室内部药柱结构、改善喷管性能对固体火箭发动机的性能及发展十分必要。
本发明通过对小型固体火箭发动机的药柱结构和喷管结构进行改进,可以一定程度上弥补设计造成的缺陷,提升小型固体火箭发动机性能,也可将此发明设计到一般固体火箭发动机结构中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种小型固体火箭发动机。与现有的技术结构相比,本发明的优点是燃烧室内药柱分为氧化剂层和火药层,氧化剂层具有更易挥发的作用,通过氧化剂孔和药孔通入燃气通道,没有进行预先混合,可以有效防止混合药柱的不稳定不安全性要素。同时氧化剂层靠近燃烧室外壳,火药层靠近燃气通道,药柱氧化剂层的存在对燃烧室壳体起到了一定的隔热作用。氧化剂孔和火药孔呈螺旋均匀排列,实现分级燃烧。此外,发动机喷管处喉部与扩张段连接部分采用可旋转柔性接头,保证了喷管旋转的稳定性。喷管扩张段采用单面膨胀型喷管设计,实现发动机的矢量控制。
技术方案
本发明的目的在于提供一种小型固体火箭发动机,它能够有效控制发动机燃烧进程,并可获得径向速度,实现发动机矢量控制。
本发明技术方案如下:
一种小型固体火箭发动机,包括点火装置、燃烧室壳体、药柱、异型喷管,其特征在于:基于传统小型固体火箭发动机结构及作用,本发明将燃烧室内药柱进行分层填充分级燃烧,有效控制燃烧进程;将喷管扩张段设计为可旋转式喷管,出口截面设置为斜面,形成单面膨胀喷管,产生径向速度,实现矢量控制。
所述燃烧室内药柱,其特征在于:分为氧化剂层和火药层,氧化剂层和火药层配比均匀,保证氧化剂和火药同时完全燃烧,氧化剂层靠近燃烧室外壳,火药层靠近燃气通道,氧化剂层和火药层中间通过隔热层隔开,氧化剂层和火药层分别通过氧化剂孔和火药孔与燃气通道相连。氧化剂孔和火药孔成斜对冲式布置,氧化剂孔有防止回火的节流塞,氧化剂孔与燃气通道成45°角,整个燃气通道中氧化剂孔和火药孔呈螺旋均匀排列,形成8组氧化剂孔和火药孔,每组旋转90°,螺旋2周,氧化剂和火药沿燃烧通道形成分级燃烧。
所述发动机喷管,其特征在于:设计喷管收敛半角为45°,扩张半角15°,收敛段与燃烧室采用螺栓连接,喉部与扩张段连接部分采用可旋转柔性接头,保证喷管气密性的同时控制斜截面出口法向朝向。
本发明具有以下有益效果:
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