CN209385251U - 无喷管助推器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种无喷管助推器装置。该装置包括：高燃速推进剂、低燃速推进剂和燃烧室，其中：高燃速推进剂和低燃速推进剂均为内孔燃装药；低燃速推进剂贴壁浇注于燃烧室的内壁上；高燃速推进剂贴壁浇注于低燃速推进剂的内孔；高燃速推进剂具有第一燃面内孔，低燃速推进剂具有第二燃面内孔；第一燃面内孔的燃面面积小于第二燃面内孔的燃面面积；高燃速推进剂尾部为扩张型面；扩张型面的转折位置为喉道位置；扩张型面的末尾为出口；高燃速推进剂的内孔为燃气通道。在保证无喷管助推器结构简单、高质量比和高装填比前提下，提高无喷管助推器比冲，提升无喷管助推器性能。

Description

无喷管助推器装置

技术领域

本实用新型涉及航空固体火箭冲压组合发动机的技术领域，尤其是涉及一种无喷管助推器装置。

背景技术

固体火箭冲压组合发动机分为助推级和续航级，对于助推级，因无喷管助推器结构简单等特点，越来越多的动力系统设计师喜欢采用无喷管助推器方案，无喷管助推器本质上就是去掉机械喷管的固体火箭发动机。有机械喷管的固体火箭发动机工作原理是装药燃烧将化学能转化为热能，形成高温高压燃气，高温高压燃气经过喷管的降压增速后喷出，热能转化为动能，产生的反向作用力即为推力。无喷管助推器工作原理是装药燃烧将化学能转化为热能形成高温高压燃气，之后利用气动力学中加质管流使气流加速，直至产生壅塞(Ma＝1),并经过进一步膨胀达到超音速，从而完成燃气热能向动能的转化，产生的反向作用力即为推力。

无喷管助推器方案最直观的优点在于结构简单，途径是通过设计带尾部扩张段型面的装药燃面来取得专门的喷管结构件，除燃烧室壳体外，无喷管助推器结构就是一个尾部有扩张段内孔装药，燃气在装药通道内膨胀加速，产生推力；最核心的优点就是增加了推进剂的质量比和装填系数，即相同体积、质量前提下，无喷管助推器方案能装更多推进剂。但是无喷管助推器方案也有缺点，相较于常规有喷管方案，采用同性能推进剂时，无喷管助推器的比冲要低10％-15％不等。

另外，为使无喷管助推器推力平缓，在无喷管助推器装药药型设计时，一般都采用内圈高燃速推进剂、外圈低燃速推进剂两层内孔燃装药药型，通过推进剂燃速与燃面、喉道面积匹配以保证推进剂质量流率基本相当。

实用新型内容

实用新型目的：在保证无喷管助推器结构简单、高质量比和高装填比前提下，提高无喷管助推器比冲，提升无喷管助推器性能。

实用新型技术方案：一种无喷管助推器装置，包括：

高燃速推进剂、低燃速推进剂和燃烧室，其中：

高燃速推进剂和低燃速推进剂均为内孔燃装药；

低燃速推进剂贴壁浇注于燃烧室的内壁上；

高燃速推进剂贴壁浇注于低燃速推进剂的内孔；

高燃速推进剂具有第一燃面内孔，低燃速推进剂具有第二燃面内孔；

第一燃面内孔的燃面面积小于第二燃面内孔的燃面面积；

高燃速推进剂尾部为扩张型面；

扩张型面的转折位置为喉道位置；

扩张型面的末尾为出口；

高燃速推进剂的内孔为燃气通道。

实用新型的有益效果：在保证无喷管助推器结构简单、高质量比和高装填比前提下，提高无喷管助推器比冲，提升无喷管助推器性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，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是常规无喷管助推器装置示意图；

图2是本实用新型一实施例的无喷管助推器装置示意图；

图3是本实用新型一实施例的高燃速推进剂燃烧时助推器状态示意图。

其中，1-高燃速推进剂、2-低燃速推进剂、3-为燃烧室、4-燃气通道、5-喉道位置、6-燃气喷射出口。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本实用新型造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

图1是常规无喷管助推器装置示意图。

通常的无喷管助推器装药药型见下图1，其由高燃速推进剂1、低燃速推进剂2和燃烧室壳体3等三部分组成，低燃速推进剂2位于高燃速推进剂1燃燃烧室壳体3之间。高燃速推进剂1和低燃速推进剂2均为内孔燃装药且呈两层结构贴壁浇注于燃烧室壳体3内，高燃速推进1尾部为扩张段，尾部扩张段转折位置为喉道位置5，扩张段末尾即为出口6。高燃速推进剂1的内孔即为燃气通道4，无喷管助推器点火后，高燃速推进剂1内燃开始燃烧，产生高温高压燃气A进入燃气通道4，高温高压燃气A经过喉道位置5时降压增速，并从出口6排出，排出时产生的反作用力即为推力。

图2是本实用新型一实施例的无喷管助推器装置示意图。图3是本实用新型一实施例的高燃速推进剂燃烧时助推器状态示意图。

如图2和图3所示，无喷管助推器装置可以由高燃速推进剂1、低燃速推进剂2和燃烧室壳体3等三部分组成，低燃速推进剂2位于高燃速推进剂1燃燃烧室壳体3之间。高燃速推进剂1和低燃速推进剂2均为内孔燃装药且呈两层结构贴壁浇注于燃烧室壳体3内，但低燃速推进2尾部为扩张段，尾部扩张段转折位置为喉道位置5，扩张段末尾即为出口6。高燃速推进剂1的内孔即为燃气通道4，无喷管助推器点火后，高燃速推进剂1内燃开始燃烧，产生高温高压燃气A进入燃气通道4，高温高压燃气A经过喉道位置5时降压增速，并从出口6排出，排出时产生的反作用力即为推力。

本专利所实用新型的一种新型无喷管助推器装药药型图2与之前通常的无喷管助推器装药药型图1最本质的区别在于喉道位置推进剂燃速，本专利所实用新型的一种新型无喷管助推器装药药型喉道位置是低燃速推进剂。当高燃速推进剂1燃烧时，低燃速推进剂2中喉道位置5能够产生气动喉道，此低燃速装药的喉道更容易稳定喉燃气通道4内的高温高压燃气流A的压强，以保证推进剂的能量可以充分发挥，提高装药比冲，同时又进一步保证无喷管助推器在整个工作过程的质量流率相对稳定。

上述实用新型是实力可以在保证无喷管助推器结构简单、高质量比和高装填比前提下，提高无喷管助推器比冲，提升无喷管助推器性能。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种无喷管助推器装置，其特征在于，包括：

高燃速推进剂(1)、低燃速推进剂(2)和燃烧室(3)，其中：

高燃速推进剂(1)和低燃速推进剂(2)均为内孔燃装药；

低燃速推进剂(2)贴壁浇注于燃烧室(3)的内壁上；

高燃速推进剂(1)贴壁浇注于低燃速推进剂(2)的内孔；

高燃速推进剂(1)具有第一燃面内孔，低燃速推进剂(2)具有第二燃面内孔；

第一燃面内孔的燃面面积小于第二燃面内孔的燃面面积；

高燃速推进剂(1)尾部为扩张型面；

扩张型面的转折位置为喉道位置(5)；

扩张型面的末尾为出口(6)；

高燃速推进剂(1)的内孔为燃气通道(4)。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，其中：

第一燃面内孔具有高燃速特征；

第二燃面内孔具有低燃速特征。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，其中：

当无喷管助推器点火后，高燃速推进剂(1)的第一燃面内孔的内表面开始燃烧，高燃速特征使得第一燃面内孔的小燃面产生推力所需第一燃气流量；

当高燃速推进剂(1)燃烧结束后，低燃速推进剂(2)开始燃烧，第二燃面内孔的大燃面可以解决因为低燃速产生推力所需第二燃气流量；

第一燃气流量和第二燃气流量基本相当。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其中：

当高燃速推进剂(1)燃烧时，低燃速推进剂(2)中喉道位置(5)能够产生气动喉道，以提高高燃速推进剂(1)的比冲性能。