CN108019297B - 一种固体火箭发动机用可级联点火电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种固体火箭发动机用可级联点火电路，尤其是用于弹射救生座椅飞行姿态调整的可重复点火的微型固体火箭发动机的可控点火电路。其包括点火桥丝1、场效应管2、高温熔断丝3、偏置电阻4、上、下级连接触点及控制触点。当多个点火电路通过连接触点和控制触点进行级联时，使得本级场效应管2的栅极G受上级高温熔断丝控制。只有上级工作后，上级高温熔断丝受热熔断，本级才进入可用状态；也只有本级工作后，本级高温熔断丝3受热熔断，下级才进入可用状态。因此本发明一种固体火箭发动机用可级联点火电路，只需要两根控制信号线就可以控制多级火箭发动机实现重复点火。
Description
技术领域
本发明涉及一种固体火箭发动机用可级联点火电路，尤其是用于弹射救生座椅飞行姿态调整的可重复点火的微型固体火箭发动机的可控点火电路。
背景技术
目前在弹射救生座椅上可实现飞行姿态调整的方案很多，如探针式火箭发动机、喷管摆动式火箭发动机、喷管扰动式火箭发动机、以及多个单脉冲火箭发动机等。但这类火箭发动机都由于控制系统复杂、结构尺寸大、重量大或姿态调整范围窄等各种原因，很难在弹射救生座椅上得到实际应用。而本发明涉及的微型多级脉冲推力固体火箭发动机具有结构简单、控制方便、可小型化等特点。
固体火箭发动机中所采用的推进剂为固体推进剂，即火药。火药进行正常燃烧反应的要件是温度、压力(压强值超过火药燃烧临界值)以及其作用时间足够长。一旦条件建立完成，燃烧反应将持续进行直到火药燃尽。因此在不破坏固体发动机结构的前提下，要想提前终止火药燃烧几乎是不太可能实现的。因此要实现多级脉冲推力固体火箭发动机，可在固体火箭发动机中采用多级独立封装的脉冲推力单元，以便实现各级脉冲推力单元独立点火、独立燃烧，并通过共用的喷管产生各自的推力。
发明内容
本发明的目的：为了实现多级脉冲推力固体火箭发动机的多次重复点火，减少控制信号线，简化控制系统，本发明提供一种固体火箭发动机用可级联点火电路。
本发明的技术方案：一种固体火箭发动机用可级联点火电路，包括点火桥丝1，其特征在于，所述点火电路还包括场效应管2、高温熔断丝3、偏置电阻4、下正连接触点5、负连接触点6、下控制触点7、上正连接触点8、上负连接触点9、上控制触点10。
所述场效应管2的栅极G与偏置电阻4的一端连接；
所述场效应管2的漏极D与点火桥丝1的一端连接；
所述场效应管2的源极S和高温熔断丝3的一端直接与下正连接触点5、上正连接触点8相连；
所述偏置电阻4的另一端和点火桥丝1的另一端直接与下负连接触点6和上负连接触点9相连；
所述场效应管2的栅极G还与上控制触点10相连；
所述高温熔断丝3的另一端直接与下控制触点7相连。
当多个所述固体火箭发动机用可级联的点火电路级联时，所述本级上正连接触点8与上级下正连接触点相连；所述本级下正连接触点5与下级上正连接触点相连；所述本级上负连接触点9与上级下负连接触点相连；所述本级下负连接触点6与下级上负连接触点相连；所述本级上控制触点10与上级下控制触点相连，使得本级场效应管2的栅极G与上级的高温熔断丝的另一端连接；所述本级下控制触点7与下级上控制触点相连，使得本级的高温熔断丝3的另一端与下级的场效应管的栅极G连接。
所述场效应管2采用P沟道功率场效应管或N沟道功率场效应管。
所述高温熔断丝3选用在火箭发动机工作时能够熔化的金属丝。
本发明的有益效果：为了能够控制固体火箭发动机中的多级脉冲推力单元独立点火，本发明采用场效应管2进行点火控制，当场效应管2导通时点火桥丝能通过点火电流，实现点火，而当场效应管2关断时点火电流无法通过点火桥丝；为了能够控制固体火箭发动机中的多个脉冲推力单元依次分级点火，本发明采用了高温熔断丝，这种高温熔断丝在脉冲推力单元未工作时，保持其结构完整，电路通畅，使得下一级点火电路的场效应管处于关断状态，而在脉冲推力单元开始工作后，由于高温将其熔化断开，电路断开，使得下一级点火电路的场效应管处于可用状态。当采用了本发明的方案后，只需要两根信号控制线发出脉冲控制信号就可以依次控制各级点火电路场效应管的通断，实现多级脉冲推力固体火箭发动机的重复点火工作。由于控制控制信号线少，很容易实现控制信号冗余。
附图说明：
图1是本发明一种固体火箭发动机用可级联点火电路示意图；
图2是固体火箭发动机点火电路级联示意图；
图3是点火电路联级工作时序示意图。
其中，1-点火桥丝、2-场效应管、3-高温熔断丝、4-偏置电阻、5-下正连接触点、6-下负连接触点、7-下控制触点、8-上正连接触点、9-上负连接触点、10-上控制触点、11-第N级点火电路、12-第N-1级点火电路、13-第三级点火电路、14-第二级点火电路、15-第一级点火电路。
具体实施方式：下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：一种固体火箭发动机用可级联的点火电路，所述电路包括点火桥丝1、场效应管2、高温熔断丝3、偏置电阻4、下级连接触点5、下级连接触点6、下级控制触点7、上级连接触点8、上级连接触点9、上级控制触点10。如图1所示。
所述场效应管2的栅极G与偏置电阻4的一端连接。如图1所示。
所述场效应管2的漏极D与点火桥丝1的一端连接。如图1所示。
所述场效应管2的源极S和高温熔断丝3的一端直接与下正连接触点5、上正连接触点8相连。如图1所示。
所述偏置电阻4的另一端和点火桥丝1的另一端直接与下负连接触点6和上负连接触点9相连。如图1所示。
所述场效应管2的栅极G还与上控制触点10相连；
所述高温熔断丝3的另一端直接与下控制触点7相连。如图1所示。
当多个所述点火电路级联时，所述本级点火电路上正连接触点8与上级下正连接触点5相连；所述本级下正连接触点5与下级上正连接触点8相连；所述本级上负连接触点9与上级下负连接触点6相连；所述本级下负连接触点6与下级上负连接触点9相连；所述本级上控制触点10与上级下控制触点7相连，使得本级场效应管2的栅极G与上级的高温熔断丝的另一端连接；所述本级下控制触点7与下级上控制触点10相连，使得本级的高温熔断丝3与下级的场效应管的栅极G连接；其作用在于当上级的高温熔断丝熔断时，则本级电路进入待工作状态，而本级高温熔断丝3熔断时，则下级电路进入待工作状态。如图2所示。
所述场效应管2采用P沟道功率场效应管或N沟道功率场效应管，但信号的正负极要进行交换。图1所示为P沟道功率场效应管。
所述高温熔断丝3选用在火箭发动机工作时能够熔化的金属丝，其电阻值一般小于1欧姆。所述高温熔断丝3必须放置于本级脉冲推力单元的燃烧室中，并保证本级火药正常燃烧后容易熔断。
所述点火桥丝1电阻值一般为1欧姆左右。
所述偏置电阻4为场效应管2的栅极G提供偏置电压和电流，其阻值远大于点火桥丝1的电阻值。偏置电阻4的电阻值选值范围根据所用场效应管2的IGSS确定，一般为10千欧到100千欧。
本发明一种固体火箭发动机用可级联点火电路级联后的工作进行描述。当本发明涉及的点火电路没有工作时，第一级点火电路的高温熔断丝3导通，使得第二级点火电路的场效应管2处于关断状态，第二级点火电路禁用；以此类推，第二级及以上各级点火电路的场效应管2都处于关断状态，第二级及以上各级点火电路都禁用；由于第一级点火电路是第一个工作，其中的场效应管2上没有更上一级的高温熔断丝3，因此第一级点火电路的场效应管2处于导通状态，第一级点火电路可用。当在信号正/信号负上施加点火控制信号时，第一级点火电路工作，使第一级点火电路的点火桥丝1上流过点火电流，固体火箭发动机点火工作，第一级点火电路的点火桥丝1断开，间隔一定时间后点火控制信号撤离；当固体火箭发动机内工作温度达到高温熔断丝3的熔断温度时，第一级高温熔断丝3熔断，使得第二级点火电路的场效应管2处于导通状态，第二级点火电路可用。当施加第二个点火控制信号时，第二级点火电路工作，使第二级点火电路的点火桥丝1上流过点火电流，固体火箭发动机点火工作，第二级点火电路的点火桥丝1断开，间隔一定时间后点火控制信号撤离；当固体火箭发动机内工作温度达到高温熔断丝3的熔断温度时，第二级高温熔断丝3熔断，使得第三级点火电路的场效应管2处于导通状态，第三级点火电路可用。以此类推，本发明一种固体火箭发动机用可级联点火电路实现多次重复点火。如图3所示。因此本发明一种固体火箭发动机用可级联点火电路，只需要两根控制信号线就可以控制多级火箭发动机实现重复点火。
Claims (2)
1.一种固体火箭发动机用可级联点火电路，所述可级联点火电路由多个点火电路组成，每个点火电路包括点火桥丝(1)，其特征在于，所述点火电路还包括场效应管(2)、高温熔断丝(3)、偏置电阻(4)、下正连接触点(5)、下负连接触点(6)、下控制触点(7)、上正连接触点(8)、上负连接触点(9)、上控制触点(10)；
所述场效应管(2)的栅极G与偏置电阻(4)的一端连接；
所述场效应管(2)的漏极D与点火桥丝(1)的一端连接；
所述场效应管(2)的源极S和高温熔断丝(3)的一端直接与下正连接触点(5)和上正连接触点(8)相连；
所述偏置电阻(4)的另一端和点火桥丝(1)的另一端直接与下负连接触点(6)和上负连接触点(9)相连；
所述场效应管(2)的栅极G还与上控制触点(10)相连；
所述高温熔断丝(3)的另一端直接与下控制触点(7)相连；
将组成可级联点火电路的任意三个级联点火电路分别记为本级点火电路、上级点火电路和下级点火电路；
本级点火电路的上正连接触点(8)与上级点火电路的下正连接触点相连；本级点火电路的下正连接触点(5)与下级点火电路的上正连接触点相连；
本级点火电路的上负连接触点(9)与上级点火电路的下负连接触点相连；本级点火电路的下负连接触点(6)与下级点火电路的上负连接触点相连；
本级点火电路的上控制触点(10)与上级点火电路的下控制触点相连，使得本级点火电路的场效应管(2)的栅极G与上级点火电路的高温熔断丝的另一端连接；本级点火电路的下控制触点(7)与下级点火电路的上控制触点相连，使得本级点火电路的高温熔断丝(3)的另一端与下级点火电路的场效应管的栅极G连接。
2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机用可级联点火电路，其特征在于，所述高温熔断丝(3)选用在火箭发动机工作时能够熔化的金属丝。
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