CN113653571B - 固体推进剂的燃烧稳流装置及固体发动机燃烧发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了固体推进剂的燃烧稳流装置及固体发动机燃烧发生器，该固体推进剂的燃烧稳流装置包括燃气导流道，所述燃气导流道上阵列设置有多个燃气孔；其中，所述燃气导流道设置于所述固体推进剂的内孔中，且所述燃气导流道与所述固体推进剂的内孔壁之间具有导流间隙，所述固体推进剂燃烧产生的燃气经由所述导流间隙和所述燃气孔流入所述燃气导流道内并经由所述燃气导流道导流至固体发动机的喷管。本发明在固体推进剂的内孔中设置了燃气导流道，固体推进剂燃烧时产生的燃气经由燃气导流道导流至固体发动机的喷管，能够有效抑制固体推进剂的侵蚀燃烧影响，确保固体推进剂燃烧速度稳定，有利于提高固体发动机推力输出的稳定性。

Description

固体推进剂的燃烧稳流装置及固体发动机燃烧发生器
技术领域
本发明涉及固体发动机技术领域，特别涉及一种固体推进剂的燃烧稳流装置及固体发动机燃烧发生器。
背景技术
固体火箭发动机由于结构简单、可靠性高等优点，受到广泛应用。为满足固体发动机稳定推力输出需求，通常采用一定构型的内孔型固体推进剂。内孔型固体推进剂受自身结构特点的限制，在推进剂燃烧过程中经常出现侵蚀燃烧，扰动设计的固体推进剂燃烧规律，导致实际推力输出与理论值偏差较大。侵蚀燃烧具体是指：平行于固体推进剂燃烧表面的气体流动状态对装药燃速的影响。一般情况下，侵蚀燃烧会造成平行于固体推进剂燃烧表面的燃气流速将使燃速增大的结果。致使燃气下游固体推进剂燃烧过快，推力输出波动。特别在微小尺度条件下，内孔型固体推进剂发生侵蚀燃烧更为明显，严重影响固体发动机推力输出的稳定性。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种能够抑制固体推进剂侵蚀燃烧的燃烧稳流装置。
本发明的另一目的在于提供一种确保固体推进剂燃烧速度稳定的固体发动机燃烧发生器。
为实现上述目的，本发明第一方面，提供了一种固体推进剂的燃气稳定装置，所述燃气稳定装置包括燃气导流道，所述燃气导流道上阵列设置有多个燃气孔；其中，所述燃气导流道设置于所述固体推进剂的内孔中，且所述燃气导流道与所述固体推进剂的内孔壁之间具有导流间隙，所述固体推进剂燃烧产生的燃气经由所述导流间隙和所述燃气孔流入所述燃气导流道内并经由所述燃气导流道导流至固体发动机的喷管。
进一步，所述燃气稳定装置还包括支撑结构，所述燃气导流道通过所述支撑结构支撑定位在所述固体推进剂的内孔中。
进一步，所述固体推进剂为圆柱形，所述固体推进剂的长度小于10mm，所述固体推进剂的直径小于8mm。
进一步，所述燃气导流道的大小与所述固体推进剂的内孔大小相配，所述燃气导流道的形状为圆筒。
进一步，所述燃气孔的直径小于所述固体推进剂外径的2％。
进一步，所述燃气孔的的直径与所述导流间隙大小相同。
本发明第二方面，提供一种固体发动机燃气发生器，包括燃烧室外壳、固体推进剂和燃气导流道，所述固体推进剂固设于所述燃烧室外壳内，所述燃气导流道设置于所述固体推进剂的内孔中，且所述燃气导流道与所述固体推进剂的内孔壁之间具有导流间隙，所述燃气导流道上阵列设置有多个燃气孔，所述固体推进剂燃烧产生的燃气经由所述导流间隙和所述燃气孔流入所述燃气导流道内并经由所述燃气导流道导流至固体发动机的喷管。
进一步，所述燃气稳定装置还包括支撑结构，所述燃气导流道通过所述支撑结构支撑定位在所述固体推进剂的内孔中。
进一步，所述支撑结构为环形板，所述燃气导流道设置在所述环形板的径向面上，且所述燃气导流道与所述环形板的通孔相对应。
本发明在固体推进剂的内孔中设置了燃气导流道，固体推进剂燃烧时产生的燃气经由燃气导流道导流至固体发动机的喷管，能够有效抑制固体推进剂的侵蚀燃烧影响，确保固体推进剂燃烧速度稳定，有利于提高固体发动机推力输出的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的固体发动机燃气发生器的剖视示意图；
图2为图1的固体发动机燃气发生器的立体示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图1和图2所示，固体推进剂的燃气稳定装置，所述燃气稳定装置包括燃气导流道3，所述燃气导流道3上阵列设置有多个燃气孔3-1；其中，所述燃气导流道3设置于所述固体推进剂2的内孔中，且所述燃气导流道3与所述固体推进剂2的内孔壁之间具有导流间隙3-2，所述固体推进剂2燃烧产生的燃气经由所述导流间隙3-2和所述燃气孔3-1流入所述燃气导流道3内并经由所述燃气导流道3导流至固体发动机的喷管。多个燃气孔3-1沿燃气导流道3中燃气流动方向以及燃气导流道3周向均匀布置。
内孔型固体推进剂2内部具有中空内孔，内孔贯穿固体推进剂2的整个长度方向，内孔型固体推进剂2在点火燃烧后，固体推进剂2的内孔中会有固体推进剂2燃烧产生的燃气通过，容易导致燃气下游固体推进剂的燃烧过快，出现侵蚀燃烧。本发明在固体推进剂的内孔中设置了燃气导流道3，固体推进剂燃烧时产生的燃气经由燃气导流道3导流至固体发动机的喷管，能够有效抑制固体推进剂的侵蚀燃烧影响，确保固体推进剂燃烧速度稳定，有利于提高固体发动机推力输出的稳定性。
所述燃气稳定装置还包括支撑结构4，所述燃气导流道3通过所述支撑结构4支撑定位在所述固体推进剂2的内孔中，确保燃气导流道3能够稳定定位在固体推进剂2的内孔中，且保证燃气导流道3与固体推进剂2之间不接触，使燃气导流道3与固体推进剂2的内孔壁之间有导流间隙3-2，有助于固体推进剂2的内孔中的燃气能够经由燃气孔3-1流入燃气导流道3中。支撑结构4可以为环形板，所述燃气导流道3设置在所述环形板的径向面上，环形板的外周与燃烧室壳体1的内周相配合，环形板的安装端面外径圆与燃烧室壳体1内壁固定连接，通过环形板将燃气导流道3支撑定位在固体推进剂2的内孔中，且所述燃气导流道3与所述环形板的通孔相对应，燃气导流道3中的燃气可以经环形板的通孔向固体发动机喷管流动。
可选的，所述固体推进剂2为圆柱形，所述固体推进剂2的长度小于10mm，所述固体推进剂2的直径小于8mm。本实施例微小尺度内孔型固体推进剂2更容易发生侵蚀燃烧，本发明固体推进剂的燃气稳定装置适用于抑制微小尺度内孔型固体推进剂侵蚀燃烧的影响。
可选的，所述燃气导流道3的大小与所述固体推进剂2的内孔大小相配，所述燃气导流道3的形状为圆筒，且燃气导流道3的截面直径稍小于固体推进剂的内孔直径，保证燃气导流道3与固体推进剂2之间具有导流间隙3-2。导流间隙3-2可以为与燃气孔3-1相同尺度的间隙。燃气导流道3与支撑结构4可以采用不锈钢材料。
可选的，所述燃气孔3-1的直径小于所述固体推进剂2外径的2％。
如图1和2所示，本发明的固体发动机燃气发生器，包括燃烧室外壳1、固体推进剂2和燃气导流道3，所述固体推进剂2固设于所述燃烧室外壳1内，所述燃气导流道3设置于所述固体推进剂2的内孔中，且所述燃气导流道3与所述固体推进剂2的内孔壁之间具有导流间隙3-2，所述燃气导流道3上阵列设置有多个燃气孔3-1，所述固体推进剂2燃烧产生的燃气经由所述导流间隙3-2和所述燃气孔3-1流入所述燃气导流道3内并经由所述燃气导流道3导流至固体发动机的喷管。
工作时，从微尺度固体推进剂2远离燃气稳定装置的一侧内壁开始点燃，引燃整个推进剂2内孔后，燃气通过阵列燃气孔3-1进入燃气导流道3，在燃气导流道3中沿燃气流动方向向喷管处高速流动。由于燃气导流道3与推进剂2的小间隙，以及阵列燃气孔3-1的引流导流作用，将大幅削减由于轴向燃气流动产生的推进剂下游侵蚀燃烧，从而有效提高微尺度固体推进剂的推力输出稳定性。
本发明简单可靠，适应性强，能够有效削减内孔型固体推进剂的侵蚀燃烧影响，有利于提高固体推进剂推力输出稳定性，提高推力实际效果与设计理论值符合度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.固体推进剂的燃气稳定装置，其特征在于，所述燃气稳定装置包括燃气导流道，所述燃气导流道上阵列设置有多个燃气孔；其中，所述燃气导流道设置于所述固体推进剂的内孔中，且所述燃气导流道与所述固体推进剂的内孔壁之间具有导流间隙，所述固体推进剂燃烧产生的燃气经由所述导流间隙和所述燃气孔流入所述燃气导流道内并经由所述燃气导流道导流至固体发动机的喷管；所述燃气孔的直径小于所述固体推进剂外径的2％。
2.如权利要求1所述的燃气稳定装置，其特征在于，所述燃气稳定装置还包括支撑结构，所述燃气导流道通过所述支撑结构支撑定位在所述固体推进剂的内孔中。
3.如权利要求1所述的燃气稳定装置，其特征在于，所述固体推进剂为圆柱形，所述固体推进剂的长度小于10mm，所述固体推进剂的直径小于8mm。
4.如权利要求1所述的燃气稳定装置，其特征在于，所述燃气导流道的大小与所述固体推进剂的内孔大小相配，所述燃气导流道的形状为圆筒。
5.固体发动机燃气发生器，其特征在于，包括燃烧室外壳、固体推进剂和如权利要求1-4任一项所述的燃气稳定装置，所述固体推进剂固设于所述燃烧室外壳内，所述燃气导流道设置于所述固体推进剂的内孔中，且所述燃气导流道与所述固体推进剂的内孔壁之间具有导流间隙，所述燃气导流道上阵列设置有多个燃气孔，所述固体推进剂燃烧产生的燃气经由所述导流间隙和所述燃气孔流入所述燃气导流道内并经由所述燃气导流道导流至固体发动机的喷管；所述燃气孔的直径小于所述固体推进剂外径的2％。
6.如权利要求5所述的固体发动机燃气发生器，其特征在于，所述燃气稳定装置还包括支撑结构，所述燃气导流道通过所述支撑结构支撑定位在所述固体推进剂的内孔中。
7.如权利要求6所述的固体发动机燃气发生器，其特征在于，所述支撑结构为环形板，所述燃气导流道设置在所述环形板的径向面上，且所述燃气导流道与所述环形板的通孔相对应。
8.如权利要求5所述的固体发动机燃气发生器，其特征在于，所述导流间隙的尺寸与所述燃气孔的尺寸相同。
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