CN109606700A - 一种安全高效的弹射座椅 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种安全高效的弹射座椅，涉及交通安全技术领域。该安全高效的弹射座椅包括座椅本体和固液推进装置；固液推进装置从上往下包括依次连通的氧化剂瓶、固体燃烧室和喷管；氧化剂瓶和固体燃烧室分别装载液体氧化剂和固体燃料；固液推进装置内置于座椅本体中，喷管向座椅本体的下方延伸而出。本发明的安全高效的弹射座椅，利用固液发动机作为动力来源，具有比冲大、受环境因素影响小的优点。并且，由于固液两种物质在反应前分别独立装载，发生***或自燃的几率大大减小，故能够明显提高弹射座椅的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及交通安全技术领域，具体而言，涉及一种安全高效的弹射座椅。
背景技术
在飞机特别是军用飞机上，弹射座椅作为一种简单而高效的逃生手段，挽救过无数飞行员的性命。
目前，飞机上的弹射座椅均采用固体火箭动力装置，它的工作原理及运行流程如下：
(1)飞行员拉动弹射手柄后，身体被固定在座椅上；
(2)飞机抛掉舱盖后，机械弹射装置将弹射座椅向上弹出；
(3)上升到一定高度后，弹射座椅底部的固体火箭点火，将座椅发射到更高的空中，使降落伞具有足够的安全下降距离；
(4)固体火箭燃尽，开启降落伞，飞行员和弹射座椅分离。
然而，固体火箭动力驱动的弹射座椅由于本身设计的原因，具有以下无法避免的局限性：
1、比冲较低：物理特性决定了固体火箭动力存在比冲较低的缺点。
2、性能受温度影响较大：由于固体火箭燃速随初温不同而改变，夏天温度高，固体火箭推力大，工作时间缩短；冬天低温，固体火箭推力小，工作时间延长。
3、安全性差：由于固体火箭动力的燃料和氧化剂集中放置，加工制造过程和运输保存期间都对环境条件要求严格，即使静电也容易引发***，故安全性较差。
所以，如何改进弹射座椅特别是内部驱动***的设计，提高比冲、改善温度适应性、提升使用安全性是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种安全高效的弹射座椅，以解决现有技术中的弹射座椅存在的比冲较低、温度适应性差、安全性差等问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种安全高效的弹射座椅，包括座椅本体和固液推进装置；所述固液推进装置从上往下包括依次连通的氧化剂瓶、固体燃烧室和喷管；所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室分别装载液体氧化剂和固体燃料；所述固液推进装置内置于所述座椅本体中，所述喷管向所述座椅本体的下方延伸而出。
在上述技术方案的基础上，进一步，所述固体燃料的水平断面呈十字形。
——该技术方案的技术效果在于：断面呈十字形的固体燃料增大了燃面，使喷射的液体氧化剂与固体燃料充分接触，从而产生较大的推力。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括点火装置；所述点火装置设置在所述固体燃烧室内，靠近所述氧化剂瓶的一端。
——该技术方案的技术效果在于：点火装置用于在液体氧化剂进入燃烧室时实现点火燃烧，将点火装置设置在燃烧室内，可将燃烧过程限制在燃烧室并通过喷管向外排放以产生推力。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括喷注器；所述喷注器设置在所述固体燃烧室内，靠近所述氧化剂瓶的一端。
——该技术方案的技术效果在于：喷注器用于将液体氧化剂快速雾化，促进氧化剂和固体燃料的接触燃烧，提高燃烧效率。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述固体燃烧室从上往下依次包括前燃室和主燃室；所述点火装置和所述喷注器设置在所述前燃室，所述固体燃料设置在主燃室。
——该技术方案的技术效果在于：将实现氧化剂雾化的喷注器和点火装置布置在主燃室的前端，液体氧化剂在这里雾化，药柱也在此处引燃，在两者共同作用下，能够提升点火触发的速率。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述固体燃烧室包括后燃室；所述后燃室位于所述主燃室和所述喷管之间。
——该技术方案的技术效果在于：后燃室的结构设计能够使燃料燃烧更加充分，并对排出的高速气流实行导向和引流，以提高燃气的喷出速度。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，还包括触发装置；所述触发装置包括高压气瓶、减压器、第一阀门和第二阀门，所述高压气瓶依次通过所述减压器、所述第一阀门与所述氧化剂瓶连通，所述第二阀门设置在所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室之间。
——该技术方案的技术效果在于：在需要触发座椅弹射的紧急时刻，同时开启第一阀门和第二阀门，高压气瓶内的气体在第一阀门打开后，经过减压器降低压力，通过第二阀门冲入氧化剂瓶，推动液体氧化剂喷向固体燃烧室。其中，第一阀门优选采用启动快捷的电磁阀或者电爆阀。
可选地，进一步，还包括触发装置；所述触发装置包括与所述氧化剂瓶连通的电动压力泵，以及位于所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室之间的第二阀门。
——该技术方案的技术效果在于：电动压力泵能够推动液体氧化剂迅速流向固体燃烧室，由于电动压力泵由电力驱动，其响应速度更加快捷。
需要说明的是，为了简化结构设计，也可在氧化剂瓶内使用可实现自增压的氧化剂燃料，通过自身分解产生气体从而驱动氧化剂流向固体燃烧室。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述液体氧化剂为一氧化二氮。
——该技术方案的技术效果在于：与其他氧化剂相比，一氧化二氮的优势化在于它是无毒的气体，在室温下稳定，易于储存并且运输安全，另外，一氧化二氮容易被分解成对人体无害的氮气和氧气。
在上述任一技术方案的基础上，进一步，所述固体燃料为凝结状端羟基聚丁二烯。
——该技术方案的技术效果在于：端羟基聚丁二烯推进剂简称丁羟推进剂，是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂，与能量添加剂、异氰酸酯固化剂和键合剂等组成的复合推进剂。由羚胶、金属燃料(铝粉等)和其他功能助剂混合均匀后，与异氰酸酯反应固化而成。具有比冲高、抗老化性能好等优点。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供的安全高效的弹射座椅，利用固液发动机作为动力来源，具有比冲大、受环境因素影响小的优点。并且，由于固液两种物质在反应前分别独立装载，发生***或自燃的几率大大减小，故能够明显提高弹射座椅的安全性。
本发明的附加技术特征及其优点将在下面的描述内容中阐述地更加明显，或通过本发明的具体实践可以了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅的总体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅中固液推进装置的立体图；
图3为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅中固液推进装置的剖视图；
图4为图3中A-A向剖视图。
图标：1-座椅本体；2-氧化剂瓶；3-固体燃烧室；31-前燃室；32-主燃室；33-后燃室；4-喷管；5-点火装置；6-喷注器；7-高压气瓶；8-第二阀门；9-第一阀门；10-减压器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明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发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一、现有技术说明：
在现有技术中，弹射座椅作为一种简单而高效的逃生手段，挽救过无数飞行员的性命。目前，飞机上的弹射座椅均采用固体火箭动力装置，它的工作原理及运行流程如下：(1)飞行员拉动弹射手柄后，身体被固定在座椅上；(2)飞机抛掉舱盖后，机械弹射装置将弹射座椅向上弹出；(3)上升到一定高度后，弹射座椅底部的固体火箭点火，将座椅发射到更高的空中，使降落伞具有足够的安全下降距离；(4)固体火箭燃尽，开启降落伞，飞行员和弹射座椅分离。然而，固体火箭动力驱动的弹射座椅由于本身设计的原因，具有以下无法避免的局限性：1、比冲较低：物理特性决定了固体火箭动力存在比冲较低的缺点。2、性能受气温影响较大：由于固体火箭燃速随初温不同而改变，夏天温度高，固体火箭推力大，工作时间缩短；冬天低温，固体火箭推力小，工作时间延长。3、安全性差：由于固体火箭动力的燃料和氧化剂集中放置，加工制造过程和运输保存期间都对环境条件要求严格，即使静电也容易引发***，故安全性较差。
二、本发明技术方案概述：
本发明提供的安全高效的弹射座椅，包括座椅本体1和固液推进装置；固液推进装置从上往下包括依次连通的氧化剂瓶2、固体燃烧室3和喷管4；氧化剂瓶2和固体燃烧室3分别装载液体氧化剂和固体燃料；固液推进装置内置于座椅本体1中，喷管4向座椅本体1的下方延伸而出。
上述安全高效的弹射座椅的技术方案，能够较好地解决现有技术中的弹射座椅存在的比冲较低、温度适应性差、安全性差等问题：利用固液发动机作为动力来源，具有比冲大、受环境因素影响小的优点。并且，由于固液两种物质在反应前分别独立装载，发生***或自燃的几率大大减小，故能够明显提高弹射座椅的安全性。
三、本发明技术方案具体实施方式：
针对上述现有技术方案存在的技术问题，下面结合具体的实施方式对本发明的技术方案做进一步的解释说明：
本实施例提供了一种安全高效的弹射座椅，其中：图1为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅的总体结构示意图；图2为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅中固液推进装置的立体图；图3为本发明实施例提供的安全高效的弹射座椅中固液推进装置的剖视图。如图1～3所示，安全高效的弹射座椅包括座椅本体1和固液推进装置；固液推进装置从上往下包括依次连通的氧化剂瓶2、固体燃烧室3和喷管4；氧化剂瓶2和固体燃烧室3分别装载液体氧化剂和固体燃料；固液推进装置内置于座椅本体1中，喷管4向座椅本体1的下方延伸而出。
图4为图3中A-A向剖视图。在上述实施例的基础上，如图4所示，进一步地，固体燃料的水平断面呈十字形。其中，断面呈十字形的固体燃料增大了燃面，使喷射的液体氧化剂与固体燃料充分接触，从而产生较大的推力。
在上述实施例的基础上，如图3所示，进一步地，还包括点火装置5；点火装置5设置在固体燃烧室3内，靠近氧化剂瓶2的一端。其中，点火装置5用于在液体氧化剂进入燃烧室时实现点火燃烧，将点火装置5设置在燃烧室内，可将燃烧过程限制在燃烧室并通过喷管4向外排放以产生推力。
在上述实施例的基础上，如图3所示，进一步地，还包括喷注器6；喷注器6设置在固体燃烧室3内，靠近氧化剂瓶2的一端。其中，喷注器6用于将液体氧化剂快速雾化，促进氧化剂和固体燃料的接触燃烧，提高燃烧效率。
在上述实施例的基础上，如图3所示，进一步地，固体燃烧室3从上往下依次包括前燃室31和主燃室32；点火装置5和喷注器6设置在前燃室31，固体燃料设置在主燃室32。在该结构中，将实现氧化剂雾化的喷注器6和点火装置5布置在主燃室32的前端，液体氧化剂在这里雾化，药柱也在此处引燃，在两者共同作用下，能够提升点火触发的速率。
在上述实施例的基础上，如图3所示，进一步地，固体燃烧室3包括后燃室33；后燃室33位于主燃室32和喷管4之间。在该结构中，后燃室33的结构设计能够使燃料燃烧更加充分，并对排出的高速气流实行导向和引流，以提高燃气的喷出速度。
在上述实施例的基础上，如图1～3所示，进一步地，还包括触发装置；触发装置包括高压气瓶7、减压器10、第一阀门9和第二阀门8，高压气瓶7依次通过加压器10、第一阀门与氧化剂瓶2连通，第二阀门8设置在氧化剂瓶2和固体燃烧室3之间。在需要触发座椅弹射的紧急时刻，同时开启第一阀门9和第二阀门8，高压气瓶7内的气体在第一阀门9打开后，经过减压器10降低压力，通过第二阀门8冲入氧化剂瓶2，推动液体氧化剂喷向固体燃烧室3。其中，第一阀门9优选采用启动快捷的电磁阀或者电爆阀。
或者，进一步地，还包括触发装置；触发装置包括与氧化剂瓶2连通的电动压力泵，以及位于氧化剂瓶2和固体燃烧室3之间的第二阀门8。在该结构中，电动压力泵能够推动液体氧化剂迅速流向固体燃烧室3，由于电动压力泵由电力驱动，其响应速度更加快捷。
需要说明的是，为了简化结构设计，也可在氧化剂瓶2内使用可实现自增压的氧化剂燃料，通过自身分解产生气体从而驱动氧化剂流向固体燃烧室3。
在上述实施例的基础上，进一步地，液体氧化剂为一氧化二氮，固体燃料为凝结状端羟基聚丁二烯。在该结构中，与其他氧化剂相比，一氧化二氮的优势化在于它是无毒的气体，在室温下稳定，易于储存并且运输安全，而且，一氧化二氮容易被分解成对人体无害的氮气和氧气。另外，端羟基聚丁二烯推进剂简称丁羟推进剂，是以端羟基聚丁二烯(HTPB)为粘合剂，与能量添加剂、异氰酸酯固化剂和键合剂等组成的复合推进剂。由羚胶、金属燃料(铝粉等)和其他功能助剂混合均匀后，与异氰酸酯反应固化而成。具有比冲高、抗老化性能好等优点。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管上述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。另外，公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种安全高效的弹射座椅，其特征在于，包括座椅本体和固液推进装置；
所述固液推进装置从上往下包括依次连通的氧化剂瓶、固体燃烧室和喷管；所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室分别装载液体氧化剂和固体燃料；
所述固液推进装置内置于所述座椅本体中，所述喷管向所述座椅本体的下方延伸而出。
2.根据权利要求1所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，所述固体燃料的水平断面呈十字形。
3.根据权利要求2所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，还包括点火装置；所述点火装置设置在所述固体燃烧室内，靠近所述氧化剂瓶的一端。
4.根据权利要求3所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，还包括喷注器；所述喷注器设置在所述固体燃烧室内，靠近所述氧化剂瓶的一端。
5.根据权利要求4所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，所述固体燃烧室从上往下依次包括前燃室和主燃室；所述点火装置和所述喷注器设置在所述前燃室，所述固体燃料设置在主燃室。
6.根据权利要求5所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，所述固体燃烧室包括后燃室；所述后燃室位于所述主燃室和所述喷管之间。
7.根据权利要求1～6任一项所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，还包括触发装置；所述触发装置包括高压气瓶、减压器、第一阀门和第二阀门，所述高压气瓶依次通过所述减压器、所述第一阀门与所述氧化剂瓶连通，所述第二阀门设置在所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室之间。
8.根据权利要求1～6任一项所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，还包括触发装置；所述触发装置包括与所述氧化剂瓶连通的电动压力泵，以及位于所述氧化剂瓶和所述固体燃烧室之间的第二阀门。
9.根据权利要求1～6任一项所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，所述液体氧化剂为一氧化二氮。
10.根据权利要求1～6任一项所述的安全高效的弹射座椅，其特征在于，所述固体燃料为凝结状端羟基聚丁二烯。
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Citations (6)
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- 2019-01-03 CN CN201910003891.9A patent/CN109606700A/zh active Pending
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