CN114962068A - 一体化全燃脉冲药柱 - Google Patents

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CN114962068A CN202210558320.3A CN202210558320A CN114962068A CN 114962068 A CN114962068 A CN 114962068A CN 202210558320 A CN202210558320 A CN 202210558320A CN 114962068 A CN114962068 A CN 114962068A
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李永盛
王宇
包苏日娜
周亮
胡元鑫
张永乐
刘吉吉
霍亮
杨科
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/10—Shape or structure of solid propellant charges
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Abstract

本发明涉及固体发动机技术领域，具体涉及一体化全燃脉冲药柱。包括固体推进剂、可燃壳体、点火器及发火器，所述可燃壳体粘接在固体推进剂外部，所述点火器粘接于固体推进剂后部，所述发火器嵌入在点火器上。所述点火药采用黑火药、消化棉及硼/硝酸钾材。所述固体推进剂选为丁羟复合推进剂、双基推进剂、单基推进剂、高能推进剂任意一种或几种。药柱成型采用模压、浇注、模具挤出及机械加工任意一种工艺成型。本发明提供一种具有良好结构强度、抗自燃特性的脉冲药柱，点燃后基本无残渣，能够使固体发动机的脉冲数量显著增加，从而提高固体发动机的能量管理水平，满足长航时飞行对动力系统的需求。

Description

一体化全燃脉冲药柱
技术领域
本发明涉及固体发动机技术领域，具体涉及一体化全燃脉冲药柱。
背景技术
脉冲装填式固体发动机将固体推进剂离散成很多个小型脉冲药柱，需要发动机产生推力时，向燃烧室内填入小型脉冲药柱，点火燃烧并产生推力，这种发动机实现了固体推进剂的离散可控燃烧，极大的提高了固体发动机的能力管理水平。这种发动机遇到的问题在于，固体推进剂强度较低，脉冲药柱在移动、装填过程中容易损坏。同时，多个脉冲药柱燃烧后，燃烧室内温度很高，之后填入的脉冲药柱在高温下很有可能被动点燃，使发动机不受控。
目前的脉冲发动机采用硬隔板或者软隔层技术，将固体推进剂静态隔离成脉冲药柱，脉冲药柱由难以燃烧的绝热层等包覆，包覆材料无法燃烧，脉冲数量有限，一般为仅为两个，当脉冲药柱数量增多时，生产工艺、点火、发动机可靠性问题显著增加，能量管理水平低。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明提供一体化全燃脉冲药柱，以解决现有技术中，脉冲药柱由绝热层等包覆，不能够完全燃烧，只能采用采用静态隔离方式，脉冲数量很少等问题。
为解决技术问题本发明采用的技术方案
一体化全燃脉冲药柱，包括固体推进剂、可燃壳体、点火器及发火器，所述可燃壳体粘接在固体推进剂外部，所述点火器粘接于固体推进剂后部，所述发火器嵌入在点火器上。
进一步地，所述点火药采用黑火药、消化棉及硼/硝酸钾材。
进一步地，所述固体推进剂选为丁羟复合推进剂、双基推进剂、单基推进剂、高能推进剂任意一种或几种。
进一步地，药柱成型采用模压、浇注、模具挤出及机械加工任意一种工艺成型。
进一步地，所述可燃壳体采用可燃药筒材料模压而成。
进一步地，所述可燃壳体采用橡胶、木质材料及富氧推进剂模压而成。
本发明获得的技术效果
本发明将固体推进剂、可燃壳体、点火器、发火器一体化集成，实现脉冲药柱的动态装填，使脉冲药柱数量大幅增加，脉冲数量一般超过30个，实现了固体推进剂的可控燃烧，显著提高了固体发动机能量管理水平，满足长航时飞行器对动力系统的需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1：一体化全燃脉冲药柱剖面结构示意图；
图2：一体化全燃脉冲药柱结构示意图；
其中：1-发火器，2-点火器，3-固体推进剂，4-可燃壳体。
具体实施方式
本发明提供一种一体化全燃脉冲药柱，包含固体推进剂、可燃壳体、点火器、发火器。固体推进剂位于一体化全燃脉冲药柱内部，点燃后产生高温高压燃气。可燃壳体为可燃材料，具有良好的机械性能和防热性能，增加了脉冲药柱的力学性能和防热性能，保证脉冲药柱在移动、装填过程中的结构完整性，同时防止燃烧室内的高温使固体推进剂自燃。发火器受点火机构激发，产生热燃气并点燃点火器中的点火药，点火药再点燃固体推进剂，产生的高温高压燃气通过喷管产生推力。
为使本发明所提出的技术方案的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图1-2，对本发明所提出的技术方案的实施例进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是所提出的技术方案的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
如图1所示，一体化全燃脉冲药柱，包含固体推进剂、可燃壳体、点火器、发火器。固体推进剂是一体化脉冲药柱的核心部件，燃烧产生高温高压燃气，通过喷管喷出后产生推力。可燃壳体粘接在固体推进剂外部，为固体推进剂提供结构支撑和热防护。点火器粘接于推进剂后部，被激发后产生热燃气进一步点燃固体推进剂。发火器嵌入在点火器上，被点火机构激发后再点燃点火器。
如图2所示，固体推进剂是一体化脉冲药柱的核心部件，其重量、体积大于其他部件，可以采用丁羟复合推进剂、双基推进剂、单基推进剂、高能推进剂等，药型结构根据发动机推力曲线确定，生产中可采用模压、浇注、模具挤出、机械加工等工艺成型。
可燃壳体采用可燃材料，其机械强度较高，能保证一体化全燃脉冲药柱在移动、装填过程中结构完整性；可燃壳体的防热性能良好，能保证在燃烧室内的高温作用下，固体推进剂不自燃。可燃壳体将固体推进剂的燃气通道封闭，点火器产生的高温燃气建立一定压力后，使固体推进剂稳定燃烧，压力进一步上升至可燃壳体封闭端开打，高燃高压燃气喷出产生推力。可燃壳体可采用可燃药筒材料模压而成，也可采用橡胶、木质材料，由富氧推进剂提供氧化剂，使其完全燃烧。
点火器含有快速燃烧的点火药，点火药可以采用黑火药、消化棉、硼/硝酸钾等材料，点火器被发火器点燃后，快速燃烧产生热燃气，进一步点燃固体推进剂。
发火器用于点燃点火器中的点火药，发火器由发动机点火机构激发，激发方式包括电流激发、高压电弧激发、电磁感应、撞针激发等。
进行了一体化全燃脉冲药柱样件研制，并完成了脉冲装填试验测试，并开展了点火试验、燃烧性能测试，结果符合预期。

Claims (5)

1.一体化全燃脉冲药柱，其特征在于：包括固体推进剂、可燃壳体、点火器及发火器，所述可燃壳体粘接在固体推进剂外部，所述点火器粘接于固体推进剂后部，所述发火器嵌入在点火器上。
2.根据权利要求1所述的一体化全燃脉冲药柱，其特征在于：所述点火药采用黑火药、消化棉及硼/硝酸钾。
3.根据权利要求1所述的一体化全燃脉冲药柱，其特征在于：所述固体推进剂选为丁羟复合推进剂、双基推进剂、单基推进剂、高能推进剂任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一体化全燃脉冲药柱，其特征在于：药柱成型采用模压、浇注、模具挤出及机械加工任意一种工艺成型。
5.根据权利要求1所述的一体化全燃脉冲药柱，其特征在于：所述可燃壳体采用橡胶、木质材料及富氧推进剂模压而成。
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