CN105822458B - 一种低温固体火箭发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温固体火箭发动机及其工作方法，它包括燃烧室、内射流喷口、火药柱、膨胀剂药柱、膨胀室、整流板、火箭发动机喷口和膨胀剂室，燃烧室内设置有火药柱，火药柱内侧设置有内射流喷口，内射流喷口通过整流板与膨胀剂室相连，膨胀剂室与膨胀室相联通，膨胀剂室内设置有膨胀剂药柱，内射流喷口外侧为膨胀室，膨胀室与火箭发动机喷口相连。本发明能有效降低工作温段，提高热效率，改善红外特性，避免燃烧高温对系统的损坏；降低对材料、工艺要求，材料加工成本降低；选择碳酸铵、碳酸氢铵、干冰和冰等作为膨胀剂，储存稳定，容易加工成型，不易碎裂，分解温度均不高，分解固形物少，且环保无公害。

Description

一种低温固体火箭发动机
技术领域
本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其涉及一种低温固体火箭发动机。
背景技术
火箭发动机就是利用冲量原理，自带推进剂、不依赖外界空气的喷气发动。大部分发动机靠排出高温高速尾气来获得推力，固体或液体推进剂（由氧化剂和燃料组成）在燃烧室中高压（10~200 bar）燃烧产生尾气。火箭的燃料不管是固体还是液体，在燃烧时，迅速升温，气化，达到两千度到三千度摄氏度，因为受热膨胀，被限制在燃烧室范围内，形成非常大的压力，燃烧的废气向后喷出时，喷出的尾气经过拉瓦尔喷管后速度达到了超音速。随着膨胀，速度增加，压力降低，温度也稍有降低，最后喷出的气体和大气混合，大量热量被浪费掉。
现有的固体火箭发动机，喷口烧蚀严重，发动机燃烧室压力不能进一步提高；高温尾焰带走大量热量，热效率较低。需要采用新的设计，降低工作温度，提高内部工作压力，减少喷口喉道烧蚀，提高热效率，改进提高发动机性能。特别是针对适合运载火箭逃逸塔使用的喷口倒置的固体火箭发动机。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种低温固体火箭发动机。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低温固体火箭发动机，能有效降低工作温段，提高热效率，改善红外特性，避免燃烧高温对系统的损坏；降低对材料、工艺要求，材料加工成本降低；选择碳酸铵、碳酸氢铵、干冰和冰等作为膨胀剂，储存稳定，容易加工成型，不易碎裂，分解温度均不高，分解固形物少，且环保无公害。
为实现上述目的，本发明提供了一种低温固体火箭发动机，包括燃烧室、内射流喷口、火药柱、膨胀剂药柱、膨胀室、整流板、火箭发动机喷口和膨胀剂室，燃烧室内设置有火药柱，火药柱内侧设置有内射流喷口，内射流喷口通过整流板与膨胀剂室相连，膨胀剂室与膨胀室相联通，膨胀剂室内设置有膨胀剂药柱，内射流喷口外侧为膨胀室，膨胀室与火箭发动机喷口相连。
一种低温固体火箭发动机的工作方法：火药燃烧产生的射流通过内射流喷口喷向膨胀剂药柱，通过气流和膨胀剂药柱表面进行接触，使得接触到的膨胀剂不断地烧蚀、气化、膨胀消耗，其产生的混合气体中的未能完成膨胀的颗粒被整流板拦下，继续膨胀，通过整流板在膨胀室内进一步继续充分混合，继续整流，最后从火箭发动机喷口喷出。
本发明的有益效果是：结构形态适合作为逃逸塔选择作为动力装置；气化膨胀剂单独存放，便于成型，便于保温或制冷；燃烧气化室中置、前置，喷口位置可以满足特殊用途。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的另一种结构示意图
具体实施方式
如图1-2所示，本发明的一具体实施例，低温固体火箭发动机，包括燃烧室1、内射流喷口2、火药柱3、膨胀剂药柱4、膨胀室5、整流板6、火箭发动机喷口7和膨胀剂室8，燃烧室1内设置有火药柱3，火药柱3内侧设置有内射流喷口2，内射流喷口2通过整流板6与膨胀剂室8相连，膨胀剂室8与膨胀室5相联通，膨胀剂室8内设置有膨胀剂药柱4，内射流喷口2外侧为膨胀室5，膨胀室5与火箭发动机喷口7相连。
一种低温固体火箭发动机的工作方法：火药燃烧产生的射流通过内射流喷口2喷向膨胀剂药柱4，通过气流和膨胀剂药柱4表面进行接触，使得接触到的膨胀剂不断地烧蚀、气化、膨胀消耗，其产生的混合气体中的未能完成膨胀的颗粒被整流板6拦下，继续膨胀，通过整流板6在膨胀室5内进一步继续充分混合，继续整流，最后从火箭发动机喷口7喷出。
本具体实施方式利用火药燃烧形成定向射流气化膨胀剂，然后从喷口喷出，其中，膨胀剂为固体气化膨胀剂。一种低温固体火箭发动机，包括燃烧室、内射流喷口、膨胀室、整流板、喷口、火药柱和膨胀剂药柱。一种低温固体火箭发动机工作方法，能有效降低工作温段，提高热效率，改善红外特性，避免燃烧高温对系统的损坏；降低对材料、工艺要求，材料加工成本降低；选择碳酸铵、碳酸氢铵、干冰和冰等作为膨胀剂，储存稳定，容易加工成型，不易碎裂，分解温度均不高，分解固形物少，且环保无公害。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种低温固体火箭发动机；其特征在于：包括燃烧室(1)、内射流喷口(2)、火药柱(3)、膨胀剂药柱(4)、膨胀室(5)、整流板(6)、火箭发动机喷口(7)和膨胀剂室(8)，燃烧室(1)内设置有火药柱(3)，火药柱(3)内侧设置有内射流喷口(2)，内射流喷口(2)通过整流板(6)与膨胀剂室(8)相连，膨胀剂室(8)与膨胀室(5)相联通，膨胀剂室(8)内设置有膨胀剂药柱(4)，内射流喷口(2)外侧为膨胀室(5)，膨胀室(5)与火箭发动机喷口(7)相连。
2.一种低温固体火箭发动机的工作方法，其具体方法为：火药燃烧产生的射流通过内射流喷口喷向膨胀剂药柱，通过气流和膨胀剂药柱表面进行接触，使得接触到的膨胀剂不断地烧蚀、气化、膨胀消耗，其产生的混合气体中的未能完成膨胀的颗粒被整流板拦下，继续膨胀，通过整流板在膨胀室内进一步继续充分混合，继续整流，最后从火箭发动机喷口喷出。
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