一种新型方管固体火箭发动机制造技术

本发明专利技术提供了一种新型方管固体火箭发动机，涉及火箭发动机技术领域。本发明专利技术对燃烧室壁面结构和内部药柱进行改进。燃烧室采用新型方管结构，在相同内部燃气通道管径下，方管状药柱的装填比远高于其内切圆管状药柱；为防止方管壁面狭缝处余药的产生，在四个直角处设置了氧化剂药柱，促进燃烧的进行。燃烧室下游方管壁面沿轴向收缩，收缩段的药柱采用富燃料复合型推进剂，并与上游富氧型燃气充分接触燃烧，较普通复合型药柱燃烧产生了更多的能量转换，也有效提高了燃烧效率；同时高温、高压的燃烧产物在收缩通道中加速流动，增强了燃气在喷管中的膨胀加速作用。管中的膨胀加速作用。管中的膨胀加速作用。

【技术实现步骤摘要】
一种新型方管固体火箭发动机


[0001]本专利技术属于固体火箭发动机
，具体涉及一种新型方管固体火箭发动机。

技术介绍

[0002]多种飞行器中均使用了固体火箭发动机：弹道导弹，航天系统和运载火箭，巡航导弹和飞机，地空和空射导弹系统。固体火箭发动机可以作为火箭的主发动机，或者作为飞行控制级间和头部分离、制动和软着陆、宇宙飞船应急救生和飞行员专用舱的辅助发动机。固体火箭发动机的主要结构零部件有壳体、喷管、药柱、起动系统、推力终止(停止)和紧急关闭发动机的装置、辅助装置等。
[0003]固体火箭发动机壳体可以有不同的形状:圆筒形、锥形、球形、卵形或环形。在固体火箭发动机中，采用了两种基本类型的推进剂，即巴里斯泰型(硝化纤维溶于硝化甘油呈胶体状)和复合型(氧化剂和燃烧剂固体细散颗粒与粘合剂的机械混合物)。
[0004]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。本专利技术采用新型方管燃烧室和改良后的方管状药柱相结合的方法，极大程度增加了药柱的装填比，同时也使得燃烧更加充分，进而提高固体火箭发动机的整体性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提出一种新型方管固体火箭发动机，以解决现阶段出现的药柱装填比有限的问题。本技术通过方管状药柱和过渡方管状药柱相结合的方法，使得药柱截面面积大于相同内燃气通道管径的的内切圆管状药柱，从而大大增加了燃烧室内部的装填比；为使药柱燃烧的更加充分彻底，在方管燃烧室壁面的直角处增加了四个三角氧化剂药柱，减少燃烧室贴壁处余药的产生；燃烧室收缩段处，富氧型燃气和富燃料复合型推进剂相接触燃烧，比普通等量药柱燃烧释放出更大的能量，同时此处气态燃烧产物的通道变窄，加快了流向喷管的速度，促进了燃烧产物后期的膨胀加速过程，从而提高固体火箭发动机整体性能。
[0006]技术方案
[0007]本专利技术的目的在于提供一种新型方管固体火箭发动机。
[0008]本专利技术技术方案如下：
[0009]一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：固体火箭发动机燃烧室采用方管结构，并由直管段和收缩段组成。直管段的直角处设置了三角氧化剂药柱，此药柱与内部方管状药柱紧密贴合；收缩段处采用收缩方管状药柱富燃料复合型推进剂，上游燃气在此处与药柱充分接触燃烧，有效提高燃烧效率，并加速流向喷管，促进整体能量转化。
[0010]所述的一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：三角氧化剂药柱与内部方管状药柱接触面采用圆弧过渡，且其内部设置大小相同的气孔，具体个数分布和间距应根据三角氧化剂药柱的尺寸大小进行设置。
[0011]所述的一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：方管状药柱的横截面积大于含相同内部燃气通道的圆管状药柱截面面积；同时与三角氧化剂药柱可紧密贴合，分别装填进直管段燃烧室。
[0012]所述的一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：收缩方管状药柱富燃料复合型推进剂的内部燃气通道，其直径大小与直管段燃气通道相同，同时大于喷管喉部的直径；方管状药柱、收缩方管状药柱和喷管的中心线在一条直线上。
[0013]本专利技术具有以下有益效果：
[0014](1)本专利技术采用方管状燃烧室结构，利用其内部方管状药柱的横截面积大于其内切圆面积的特性，在有限的空间内，极大程度的增加了药柱的装填比；(2)本专利技术在方管燃烧室的直角处采用四个三角氧化剂药柱，其内部的气孔增加了燃烧时的接触表面积，使得三角氧化剂药柱快速燃烧，进而方管状药柱的燃烧变得更加充分，有效避免了燃烧室壁面上余药的产生。(3)本专利技术中直管段产生的燃气为富氧型，与收缩段的富燃料型药柱相接触燃烧，较等量普通的复合型推进剂产生更多的能量。(4)本专利技术中燃烧室收缩段的通道变窄，气流的紊乱度增加并加速向喷管流去，此过程同样促进了收缩段药柱的燃烧，增加了整体的燃烧效率，提高了固体火箭发动机整体性能。
附图说明
[0015]图1：一种新型方管固体火箭发动机的示意图
[0016]图2：一种新型方管固体火箭发动机的3/4示意图
[0017]图3：一种新型方管固体火箭发动机的剖面图
[0018]图4：方管状药柱示意图
[0019]图5：三角氧化剂药柱示意图
[0020]图6：收缩方管状药柱示意图
[0021]图中：1
‑
方管燃烧室壁面，2
‑
方管状药柱，3
‑
收缩方管状药柱，4
‑
三角氧化剂药柱，5
‑
气孔。
具体实施方式
[0022]现结合附图对本专利技术作进一步描述：
[0023]结合图2，本专利技术提供了一种有效增加药柱装填比并减少燃烧室壁面余药产生的新型方管固体火箭发动机。
[0024]具体过程：
[0025]设计限制边界一定，方管燃烧室1采用直管段和收缩段相结合的结构。平直段内部，采用了方管状药柱2和三角氧化剂药柱4分别装填的方法，收缩段内直接采用了富燃料型收缩方管状药柱。在方管燃烧室矩形截面内，除去三角氧化剂药柱4的截面面积，方管状药柱2的截面面积仍远大于矩形内切圆的面积(收缩段内部药柱的截面面积直接大于截面矩形的内切圆面积)，所以在相同内部燃气通道管径的情况下，改新型方管燃烧室结构和改良的药柱结构大大增加了装填比。燃烧室直角处的三角氧化剂药柱4的内部，设置了大小相同的气孔5，增加了该药柱的燃烧表面积，从而加速了气态氧化剂的释放；同时，随着三角氧化剂药柱4的燃烧，减少了狭缝处药柱余药的产生，使得燃烧过程更加充分彻底。直管段的
气态燃烧产物是富氧型的，与燃烧室收缩段的富燃料型收缩方管状药柱充分接触燃烧，较一般等量的复合型推进剂，可产生的更多的能量；此段气流通道逐渐变窄，气流的紊乱度和速度均有大幅提高，不仅增加了收缩段药柱的燃烧速率，而且促进了气态燃烧产物在喷管内部的膨胀加速过程，所以此新型方管固体火箭发动机可有效提高燃烧效率和整体性能。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：固体火箭发动机燃烧室采用方管结构，并由直管段和收缩段组成；直管段的直角处设置了三角氧化剂药柱，此药柱与内部方管状药柱紧密贴合；收缩段处采用收缩方管状药柱富燃料复合型推进剂，上游燃气在此处与药柱充分接触燃烧，有效提高燃烧效率，并加速流向喷管，促进整体能量转化。2.根据权利1所述的一种新型方管固体火箭发动机，其特征在于：三角氧化剂药柱与内部方管状药柱接触面采用圆弧过渡，且其内部设置大小相同的气孔，具体个数分布和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张群，王晓燕，王紫欣，马晓曦，高耀红，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：