RU2298110C2 - Solid-propellant rocket engine - Google Patents

Solid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2298110C2
RU2298110C2 RU2005113460/06A RU2005113460A RU2298110C2 RU 2298110 C2 RU2298110 C2 RU 2298110C2 RU 2005113460/06 A RU2005113460/06 A RU 2005113460/06A RU 2005113460 A RU2005113460 A RU 2005113460A RU 2298110 C2 RU2298110 C2 RU 2298110C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slots
engine
charge
nozzle
solid
Prior art date
Application number
RU2005113460/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005113460A (en
Inventor
Георгий Николаевич Амарантов (RU)
Георгий Николаевич Амарантов
Вадим Сергеевич Арефьев (RU)
Вадим Сергеевич Арефьев
В чеслав Михайлович Голов (RU)
Вячеслав Михайлович Голов
Владимир Георгиевич Дружинин (RU)
Владимир Георгиевич Дружинин
тин Игорь Леонидович Зам (RU)
Игорь Леонидович Замятин
Альберт Георгиевич Иштулов (RU)
Альберт Георгиевич Иштулов
Виктор Яковлевич Ковальчук (RU)
Виктор Яковлевич Ковальчук
Петр Кузьмич Колач (RU)
Петр Кузьмич Колач
Анатолий Игнатьевич Тарасов (RU)
Анатолий Игнатьевич Тарасов
Валерий Михайлович Углов (RU)
Валерий Михайлович Углов
В чеслав Иванович Ширмовский (RU)
Вячеслав Иванович Ширмовский
Original Assignee
ОАО "ФНПЦ "Станкомаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "ФНПЦ "Станкомаш" filed Critical ОАО "ФНПЦ "Станкомаш"
Priority to RU2005113460/06A priority Critical patent/RU2298110C2/en
Publication of RU2005113460A publication Critical patent/RU2005113460A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2298110C2 publication Critical patent/RU2298110C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Engines (AREA)

Abstract

FIELD: rocketry.
SUBSTANCE: proposed solid-propellant rocket engine has body, front and nozzle bottoms and solid-propellant charge with slots from side of front bottom of engine. Solid-propellant charge is attached to body by protection and holding layer. Dome of charge increases in direction of nozzle bottom of engine owing to changing of cylindrical channel from side of front bottom into cone narrowing towards nozzle bottom. Slots are arranged in symmetrical pairs at ratio of angles between slots of one pair and between adjacent slots of adjacent pairs being 0.1-0.4. height of slots "a" is 0.3-0.7 of value of complete burning dome "c" of charge. Length of slots is 0.05 - 0.25 of total length of engine body.
EFFECT: increased filling of combustion chamber, possibility of use of charge for thermal protection of nozzle part of engine at provision of neutral performance curve of engine.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям твердого топлива, и может найти применение при разработке новых образцов ракетных двигателей больших удлинений и с нейтральным характером диаграммы тяги.The invention relates to the field of rocket technology, namely to rocket engines of solid fuel, and can find application in the development of new samples of rocket engines of large elongations and with a neutral character of the thrust diagram.

Проблема обеспечения нейтральной тяги двигателя в процессе всего времени работы для маршевых двигателей различных ракетных систем актуальна с точки зрения минимизации отклонений внутрибаллистических параметров и улучшение характеристик ракетных систем в целом.The problem of providing neutral engine thrust during the entire operating time for mid-flight engines of various rocket systems is relevant in terms of minimizing deviations of ballistic parameters and improving the performance of rocket systems in general.

Известен ракетный двигатель по патенту RU №2125175, 6 F02К 9/28, принятый авторами за аналог, содержащий головной полузаряд со звездообразным каналом и хвостовой полузаряд с коническим осевым каналом, расширяющимся к соплу.Known rocket engine according to patent RU No. 215175, 6 F02K 9/28, adopted by the authors for an analogue containing a head half charge with a star-shaped channel and a tail half charge with a conical axial channel expanding to the nozzle.

Однако подробная конструкция предусматривает двухсекционный вариант двигателя. Что не является оптимальным с точки зрения весового совершенства ракетных двигателей. Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату к заявляемому изобретению является ракетный двигатель по патенту RU №2152529, 7 F02К 9/08. Он содержит корпус, заряд твердого топлива, канал которого выполнен последовательно звездообразным, цилиндрическим и коническим у заднего торца заряда. Задачей указанного изобретения являлось уменьшение массы дегрессивных остатков, повышение полного импульса тяги, обеспечение максимальной объемной плотности заполнения корпуса топливом и повышение среднего уровня давления в двигателе за счет организации эрозионного горения на большой части поверхности канала.However, the detailed design provides for a two-section version of the engine. What is not optimal from the point of view of the weight excellence of rocket engines. The closest in technical essence and the achieved technical result to the claimed invention is a rocket engine according to patent RU No. 2152529, 7 F02K 9/08. It contains a housing, a solid fuel charge, the channel of which is made sequentially star-shaped, cylindrical and conical at the rear end of the charge. The objective of this invention was to reduce the mass of degressive residues, increase the total thrust impulse, ensure maximum bulk density of the housing filling with fuel and increase the average pressure level in the engine due to the organization of erosive combustion on a large part of the channel surface.

Однако двигатель подобной конструкции имеет недостатки, так как не исключает наличие дегрессивных остатков топлива, не в полной мере используется эффект эрозионного горения, требуется дополнительная тепловая защита корпуса двигателя со стороны соплового торца.However, an engine of this design has disadvantages, since it does not exclude the presence of degrading fuel residues, the effect of erosive combustion is not fully used, additional thermal protection of the engine housing from the nozzle end is required.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение объемного заполнения камеры сгорания и использование топлива заряда для тепловой защиты сопловой части корпуса двигателя при обеспечении нейтральной диаграммы тяги двигателя.The objective of the invention is to increase the volumetric filling of the combustion chamber and the use of charge fuel for thermal protection of the nozzle part of the engine housing while providing a neutral diagram of the engine thrust.

Поставленная задача достигается тем, что щели в заряде как компенсатор прогрессивности горения представляют собой радиальные щели, расположенные в передней части двигателя симметричными парами с отношением углов между щелями одной пары и между смежными щелями соседних пар 0,1-0,4, при этом высота щелей составляет 0,3-0,7 величины свода заряда в месте расположения щелей, а длина щелей составляет 0,05-0,25 общей длины корпуса двигателя, величина свода заряда увеличивается по направлению к сопловому днищу двигателя.The problem is achieved in that the slots in the charge as a compensator for combustion progressivity are radial slots located in the front of the engine in symmetrical pairs with an angle ratio between slots of one pair and between adjacent slots of adjacent pairs of 0.1-0.4, while the height of the slots is 0.3-0.7 of the magnitude of the charge vault at the location of the slots, and the length of the gaps is 0.05-0.25 of the total length of the engine casing, the magnitude of the vault of charge increases toward the nozzle bottom of the engine.

Предлагаемая конструкция ракетного двигателя твердого топлива позволит:The proposed design of a solid fuel rocket engine will allow:

- увеличить скорость газового потока в канале заряда, увеличивая тем самым скорость эрозионного горения топлива на остальной части заряда;- increase the speed of the gas flow in the charge channel, thereby increasing the rate of erosive combustion of fuel in the rest of the charge;

- уменьшить начальную поверхность щелей в 1,5-2 раза по сравнению с щелями соплового расположения и увеличить тем самым степень заполнения двигателя топливом;- reduce the initial surface of the slots in 1.5-2 times compared with the cracks of the nozzle location and thereby increase the degree of filling of the engine with fuel;

- повысить теплостойкость корпуса в передней части, так как щели выполнены на величину 0,3-0,7 от полного горящего свода заряда;- increase the heat resistance of the housing in the front part, since the slots are made in the amount of 0.3-0.7 from the full burning arch of the charge;

- обеспечить горение заряда по закону, близкому к нейтральному, при выполнении щелей на такую глубину и симметричным расположением щелей по окружности;- to ensure that the charge is burning according to a law close to neutral, when the gaps are made to such a depth and the symmetrical arrangement of the gaps in a circle;

- обеспечить требуемую дегрессивность горения щелевой части за счет расположения щелей парами с предложенным отношением углов между щелями одной пары и между смежными щелями соседних пар;- to provide the required combustion degradation of the slit part due to the location of the slots in pairs with the proposed ratio of the angles between the slots of one pair and between adjacent slots of adjacent pairs;

- исключить дегрессивно догорающие остатки и увеличить коэффициент объемного заполнения двигателя топливом за счет выполнения канала заряда цилиндрическим в передней части, где эрозионное горение незначительно, и коническим - в сопловой части с минимальным диаметром канала на торце заряда, обращенном к соплу;- eliminate degradingly burning residues and increase the coefficient of volumetric filling of the engine with fuel by performing a charge channel cylindrical in the front part, where erosive combustion is insignificant, and conical in the nozzle part with a minimum channel diameter at the charge end facing the nozzle;

- исключить необходимость дополнительной теплозащиты сопловой части корпуса за счет конусности канала, сужающегося к соплу, так как обеспечивается полное выгорание топлива одновременно по всей длине корпуса;- eliminate the need for additional thermal protection of the nozzle of the housing due to the taper of the channel, tapering to the nozzle, as it provides complete burnout of fuel simultaneously along the entire length of the housing;

- обеспечить резкую отсечку тяги за счет отсутствия дегрессивно догорающих остатков и обеспечение нейтральной диаграммы тяги;- to provide a sharp cut-off thrust due to the absence of degressively dying residues and providing a neutral traction diagram;

- снизить трудоемкость технологического процесса заполнения корпуса двигателя топливом за счет упрощения формообразующей оснастки (неразъемная игла канала топливного блока).- reduce the complexity of the technological process of filling the engine casing with fuel by simplifying the formative equipment (one-piece needle of the channel of the fuel block).

Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой продольного сечения двигателя, представленной на фиг.1, и схемами поперечных сечений двигателя, представленных на фиг.2 и 3.The essence of the invention is illustrated by a diagram of a longitudinal section of the engine, shown in figure 1, and diagrams of cross-sections of the engine, presented in figure 2 and 3.

Предлагаемый двигатель состоит из корпуса 1, с передним 2 и сопловым 3 днищами, защитно-крепящего слоя 4 и заряда 5 твердого топлива. Заряд 5 скреплен с корпусом 1 защитно-крепящим слоем 4. У переднего днища выполнены щели 6 высотой а, составляющей 0,3-0,7 от полного горящего овода заряда с в месте расположения щелей. Щели расположены симметричными парами. Отношение углов между щелями одной пары и между смежными щелями соседних пар α/β лежит в диапазоне 0,1-0,4. Длина щелей составляет 0,05-0,25 общей длины корпуса двигателя. Свод заряда 5 увеличивается по направлению к сопловому днищу двигателя за счет перехода цилиндрического канала со стороны переднего днища в сужающийся в сторону соплового днища конус. Конусность определяется из условия обеспечения одновременного выгорания свода заряда по всей длине двигателя.The proposed engine consists of a housing 1, with front 2 and nozzle 3 bottoms, a protective-fixing layer 4 and a charge 5 of solid fuel. The charge 5 is bonded to the housing 1 by a protective-fixing layer 4. At the front bottom there are slots 6 of height a, comprising 0.3-0.7 of the full burning charge gadget c at the location of the slots. The slots are arranged in symmetrical pairs. The angle ratio between the slots of one pair and between adjacent slots of adjacent pairs α / β lies in the range of 0.1-0.4. The length of the slots is 0.05-0.25 of the total length of the motor housing. The charge vault 5 increases towards the nozzle bottom of the engine due to the transition of the cylindrical channel from the front of the bottom to the tapering towards the nozzle bottom. The taper is determined from the condition of ensuring simultaneous burning of the arch of charge along the entire length of the engine.

Работа двигателя, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, осуществляется следующим образом. В момент включения двигателя газоприход от щелевого компенсатора увеличивает скорость газового потока в канале заряда, способствуя росту скорости горения топлива за счет эрозионного эффекта. Так как щели выполнены не на полную глубину свода заряда и щели равномерно расположены по окружности, то щелевой участок горит по закону, близкому к нейтральному до достижения вершины щели стенки двигателя. Расположение щелей симметричными парами приводит к быстрому выгоранию топлива между щелями каждой пары. Наличие цилиндрического канала в передней части заряда и конической - в сопловой с минимальным диаметром канала на торце, обращенном к соплу, исключают дегрессивно догорающие остатки. Конусность канала обеспечивает одновременное выгорание свода по всей длине заряда.The operation of the engine, made in accordance with the invention, is as follows. At the moment the engine is turned on, the gas inlet from the slot compensator increases the gas flow rate in the charge channel, contributing to an increase in the fuel burning rate due to the erosion effect. Since the slots are not made to the full depth of the charge vault and the slots are evenly spaced around the circumference, the slot section burns according to a law close to neutral until the peak reaches the slit of the engine wall. The location of the slots in symmetrical pairs leads to a quick burnout of fuel between the slots of each pair. The presence of a cylindrical channel in the front of the charge and conical in the nozzle with a minimum channel diameter at the end facing the nozzle eliminates degressively dying residues. The taper of the channel provides simultaneous burnout of the arch along the entire length of the charge.

Высота и длина щелей, отношение углов между щелями одной пары и между смежными щелями соседних пар и конусность канала определяются расчетным путем в каждом конкретном случае в зависимости от требований, предъявляемых к двигателю, и могут уточнятся в процессе экспериментальной отработки.The height and length of the slots, the ratio of the angles between the slots of one pair and between adjacent slots of adjacent pairs and the taper of the channel are determined by calculation in each case, depending on the requirements of the engine, and can be refined in the process of experimental testing.

Работоспособность двигателя, выполненного в соответствии с предлагаемым изобретением, подтверждена огневыми стендовыми испытаниями.The performance of the engine, made in accordance with the invention, is confirmed by fire bench tests.

Источник информацииThe source of information

1. Патент RU №2152529, 7 F02К 9/08 - прототип.1. Patent RU No. 2152529, 7 F02K 9/08 - prototype.

Claims (1)

Ракетный двигатель твердого топлива, содержащий корпус, переднее и сопловое днища, а также заряд твердого топлива, имеющий щели со стороны переднего днища двигателя, отличающийся тем, что заряд твердого топлива скреплен с корпусом защитно-крепящим слоем, свод заряда увеличивается по направлению к сопловому днищу двигателя за счет перехода цилиндрического канала со стороны переднего днища в сужающийся в сторону соплового днища конус, а щели расположены симметричными парами с отношением углов между щелями одной пары и между смежными щелями соседних пар 0,1-0,4, при этом высота щелей а составляет 0,3-0,7 величины полного горящего свода заряда с, а длина щелей составляет 0,05-0,25 общей длины корпуса двигателя.A solid fuel rocket engine comprising a housing, a front and nozzle bottoms, as well as a solid fuel charge having slots on the front of the engine bottom, characterized in that the solid fuel charge is bonded to the housing with a protective-fixing layer, the charge vault increases towards the nozzle bottom engine due to the transition of the cylindrical channel from the front of the bottom into a tapering towards the nozzle bottom, and the slots are arranged in symmetrical pairs with the ratio of the angles between the slots of one pair and between adjacent slots the neighboring pairs are 0.1-0.4, while the height of the slots a is 0.3-0.7 of the value of the full burning arch of the charge c, and the length of the slots is 0.05-0.25 of the total length of the engine casing.
RU2005113460/06A 2005-05-03 2005-05-03 Solid-propellant rocket engine RU2298110C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113460/06A RU2298110C2 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Solid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005113460/06A RU2298110C2 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Solid-propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005113460A RU2005113460A (en) 2006-11-20
RU2298110C2 true RU2298110C2 (en) 2007-04-27

Family

ID=37501586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005113460/06A RU2298110C2 (en) 2005-05-03 2005-05-03 Solid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2298110C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461728C2 (en) * 2010-12-03 2012-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid-propellant rocket engine
RU2480605C2 (en) * 2011-07-08 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid-propellant charge
RU2711328C1 (en) * 2018-11-15 2020-01-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") Charge rocket engine for de-mining charge
RU2783054C1 (en) * 2022-06-02 2022-11-08 Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") Dual-mode solid propellant rocket engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2461728C2 (en) * 2010-12-03 2012-09-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid-propellant rocket engine
RU2480605C2 (en) * 2011-07-08 2013-04-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" Solid-propellant charge
RU2711328C1 (en) * 2018-11-15 2020-01-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Федеральный центр двойных технологий "Союз" (ФГУП "ФЦДТ "Союз") Charge rocket engine for de-mining charge
RU2783054C1 (en) * 2022-06-02 2022-11-08 Акционерное общество "Машиностроительное конструкторское бюро "Искра" имени Ивана Ивановича Картукова" (АО "МКБ "Искра") Dual-mode solid propellant rocket engine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005113460A (en) 2006-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4574700A (en) Solid rocket motor with nozzle containing aromatic amide fibers
RU2298110C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2326260C2 (en) Charge molded within solid-fuel rocket engine case
RU2282741C1 (en) Solid-propellant charge for acceleration-and-cruise propulsion rocket engine of guided missile
RU2312999C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2461728C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2378523C1 (en) Solid propellant rocket engine
RU2422663C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2569989C1 (en) Solid fuel rocket engine
RU2317433C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2133864C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2783054C1 (en) Dual-mode solid propellant rocket engine
RU2378525C1 (en) Solid propellant rocket engine
RU2378524C1 (en) Engine of reactive weapon
RU2351788C1 (en) Guided missile solid-propellant rocket engine, solid propellant igniter and rocket engine nozzle assembly
RU2313685C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2790916C1 (en) Dual-mode solid propellant rocket engine
RU2125175C1 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2145674C1 (en) Solid propellant charge
RU2221159C2 (en) Solid-propellant rocket engine
RU2517971C1 (en) Nozzle-free solid-propellant rocket engine
RU2150599C1 (en) Solid-propellant charge
RU2391530C1 (en) Rocket solid fuel charge
RU98789U1 (en) SOLID FUEL ROCKET ENGINE
RU2229617C1 (en) Solid-propellant rocket engine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120504

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20141027

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20141229

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160504