[发明专利]一种带姿轨控功能的多次启动固体发动机及设计方法

权利要求书

1.一种带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，包括发动机燃烧室、前封头、后封头、装药、主推喷管、姿轨控喷管、燃气阀、控制系统和点火器；

所述主推喷管和姿轨控喷管安装于发动机同一燃烧室内且相互之间连通；所述装药同时为主推喷管和姿轨控喷管提供燃气动力；所述姿轨控喷管设置在发动机燃烧室前封头和后封头的内侧或外侧，所述燃气阀位于发动机燃烧室前封头和后封头的内侧或外侧，燃气阀的燃气出口与姿轨控喷管一一对应；所述控制系统分别设置在前封头、后封头外侧，对燃气阀单独控制或组合控制；所述点火器为多舱段结构，固定在前封头位置处的燃气阀上。

2.如权利要求1所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，所述姿轨控喷管个数为4～300个，分为两组以上分别安装在发动机燃烧室前封头和后封头的单个或多个径向截面上。

3.如权利要求2所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，在同一径向截面上，姿轨控喷管与发动轴线成轴对称分布，或姿轨控喷管与通过发动轴线的平面成面对称分布；或部分姿轨控喷管与发动机轴线成轴对称分布，部分姿轨控喷管与通过发动轴线的平面成面对称分布，且成轴对称分布的喷管与成面对称分布的喷管之间的角度为90°。

4.如权利要求1-3任意一项所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，所述点火器为圆柱体多舱段结构或多棱柱多舱段结构，每个舱段具有独立发火系统；各点火药舱段与发动机燃烧室接触的外表面喷涂耐高温材料或敷设绝热层。

5.如权利要求4所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，所述点火器安装在发动机燃烧室内前封头位置处环形燃气阀的中心位置。

6.如权利要求4所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机，其特征在于，所述点火器的各舱段在发动机横向截面上，沿横向截面的圆周方向成扇形分布或扇环形分布或环形分布或中心为圆形、周边为扇环形相结合的形式分布，各舱段的横向截面为多边形；所述点火器的各舱段为定容或不定容积结构。

7.一种带姿轨控功能的多次启动固体发动机设计方法，其特征在于，所述设计方法为：将推喷管和姿轨控喷管设计在同一燃烧室中，且由同一装药提供燃气动力；在发动机燃烧室前封头和后封头的内侧或外侧设置燃气阀；在燃烧室前、后封头处与各燃气阀燃气出口对应位置设置姿轨控喷管安装接口，用于安装姿轨控喷管；在燃烧室前、后封头外侧设置燃气阀的控制系统，燃气阀的前、后控制系统对对应燃气阀的多个燃气出口阀门单独控制或组合控制，以提供发动机的俯仰、偏航和横滚姿态调整以及发动机弹道调整所需力和力矩；前、后燃气阀控制系统通过控制燃气阀门的开启度，实现对姿轨控力大小的调节；前、后燃气阀控制系统通过控制燃气阀喉栓开启时间实现姿轨控喷管工作持续时间控制；前、后燃气阀控制系统通过控制所有燃气阀门的开启，实现发动机的降压熄火；将点火器设置在前封头位置处的燃气阀上，通过点火器实现发动机熄火以后的多次点火。

8.如权利要求7所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机设计方法，其特征在于，所述燃气阀为具有多个燃气出口的单燃气阀或多个单燃气出口的多燃气阀的组合与集成，燃气阀的燃气出口数量为4～300个；所述燃气阀燃气出口轴线与发动机燃烧室轴线成α角度分布，0°＜α＜180°。

9.如权利要求7所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机设计方法，其特征在于，所述姿轨控喷管个数为4～300个，分别安装在发动机燃烧室前封头和后封头的内部或外部的单个或多个径向截面上。

10.如权利要求9所述的带姿轨控功能的多次启动固体发动机设计方法，其特征在于，不同截面上的姿轨控喷管沿圆周方向的分布位置一一对应；

在同一径向截面上，姿轨控喷管关于发动轴线成轴对称分布；或姿轨控喷管与通过发动轴线的平面成面对称分布；或部分姿轨控喷管关于发动机轴线成轴对称分布，部分姿轨控喷管与通过发动轴线的平面成面对称分布，且关于轴对称分布的喷管与成面对称分布的喷管之间的角度为90°。