[发明专利]一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室

说明书

本发明提供了一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室。此燃烧室在药柱和外壁面之间插入传热壁，以增强固体推进剂装药的燃烧效率。此传热壁由多孔介质材料制成，其吸收燃烧室头部燃烧时所产生的热量并向下游传递，以达到预热下游药柱的作用；同时，多孔介质材料表面及孔缝之间温度较高，一定程度上可以减少药柱余药的产生，使药柱充分燃烧。传热壁内存在多个六边形孔缝，对气态产物有着较强的扰动作用，增强了内部流场的紊乱度。在固体火箭燃烧室内部加入传热壁装置，不仅有效加速了药柱燃烧过程，也提高了燃烧的效率。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室。

背景技术

早期的火箭和导弹主要使用液体火箭发动机，从20世纪70年代开始，固体火箭发动机逐步取代液体火箭发动机成为导弹等军事武器的动力系统。固体火箭发动机是固体推进剂火箭发动机的简称，主要由燃烧室壳体固体推进剂装药、喷管和点火装置等几部分组成。固体火箭发动机工作能源为固体推进剂，对于固体火箭发动机来说，固体推进剂的燃烧既是能量转换过程，又是生成工质的过程。推进剂能量转换的完善程度和速度、工质的性质都直接影响发动机的性能，影响到发动机工作的稳定性和可靠性。

固体推进剂装药在燃烧室内的安装方式主要有两种:贴壁浇注式和自由装填式。前者是指将燃烧室壳体作为模具，推进剂直接浇注到壳体内，与壳体或壳体绝热层黏结；后者是指药柱的制造在壳体外进行，然后装入壳体中。相比较而言,贴壁浇注装药呈现出更好的性能，由于不需要支撑装置和支撑垫片，且绝热层薄,因此情性质量略低，有较高的容积装填系数。

药柱是固体火箭发动机的重要组成部分，其燃烧效率决定了发动机的主要弹道性能，因此增强药柱的燃烧效率是固体火箭发动机设计的重要内容。本发明利用多孔介质材料的特性，吸收燃烧产生的热量并通过多孔介质的导热和辐射效应传递给下游未燃药柱，可加快药柱的燃烧速率，进而提高药柱的燃烧效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室，以解决现阶段出现的药柱燃烧效率不高的问题。本技术通过多孔介质材料制成的传热壁，将燃料燃烧产生的热量导热和辐射给下游药柱，预热未燃药柱；在火焰面到达时，高温药柱可进行快速的燃烧，同时高温的传热壁也减少了药柱外表面余药的产生，进而提高了燃烧效率。

技术方案

本发明的目的在于提供一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室。

本发明技术方案如下：

一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室，其特征在于：固体火箭燃烧室由点火装置、固体推进剂装药(简称药柱)、燃烧室壳体和喷管组成，传热壁设置在药柱和燃烧室外表面之间，并由多孔介质材料制成。整个药柱采用内孔燃烧的管状药柱，燃烧室壁面、传热壁和药柱三者紧密接触。

所述的一种内含传热壁的固体火箭发动机结构，其特征在于：传热壁面上分布着大小相同的六边形孔缝，并以叉排方式沿圆形对称分布，具体个数分布和间距应根据传热壁的外径大小进行设置。

所述的一种内含传热壁的固体火箭发动机结构，其特征在于：火焰筒内壁面直径为传热壁的外壁面直径，药柱的外表面直径为传热壁内壁面直径，且三者中心线重合；传热壁的长度与药柱长度相近。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明采用多孔介质传热壁，利用其对燃烧产生的热量的导热和辐射效应作用，不断地向下游传递热量预热未燃药柱，加热后的药柱易燃，大大增加了整体燃烧的速度。(2)本发明中多孔介质传热壁面上设置着六边形孔缝，凹凸不平的通道增加了燃气的紊乱程度，并伴随着多个回流区的产生，也促进了药柱的燃烧效率。(3)本发明中传热壁与药柱紧密贴合，高温的传热壁减少了药柱贴壁处余药的产生，使得燃烧更加充分，燃烧效率更高。

附图说明

图1：一种内含传热壁的固体火箭发动机燃烧室的剖面图