CN110469425B - 一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，多级脉冲固体火箭发动机包括两个以上脉冲燃烧室、设置于脉冲燃烧室中的***以及用于连接相邻脉冲燃烧室的隔舱，隔舱上开设一个以上T字型通孔和一个以上工字型通孔，用于连通相邻脉冲燃烧室；T字型通孔大端朝向后端燃烧室并装有与其过盈配合的堵盖，在后端燃烧室的高压作用下封闭、在前端燃烧室的高压作用下打开；工字型通孔两端分别装有与其内部过盈配合的堵盖，位于前端的堵盖的外周设有堵盖打开装置，用于打开工字型通孔中朝前端燃烧室的堵盖，前端燃烧室内的高压打开工字型通孔中朝向后端燃烧室的堵盖，使相邻燃烧室之间的流通面积主动可调，从而主动调节多级脉冲固体火箭发动的推力。

Description

一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机。
背景技术
目前，脉冲固体火箭发动机作为实现固体火箭发动机能量管理技术的新的途径，是目前研究的热点。脉冲固体火箭发动机工作过程中能实时有效地控制发动机能量输出，根据***需求实现发动机能量最优分配，有序控制多级脉冲室的打开顺序，进而有序控制推力的间歇式释放、更合理地分配推进剂能量，有效提高发动机能量的利用效率，增加导弹射程，提高其机动能力和实战能力。
现有多级脉冲固体火箭发动机的不足之处在于：隔舱上的预制孔打开模式均为被动式，即以两级脉冲固体火箭发动机为例，在两级脉冲燃烧室内装药，点燃一脉冲燃烧室内的燃料后产生的高温高压气体将隔舱上的堵塞冲开。此时，因为隔舱上的预制孔的大小是一定的，该预制孔内通过的燃气也是一定的，因此无法实时调节脉冲固体火箭发动机的推力大小。而现有技术中的推力可调式多级脉冲固体发动机的推力调节方式为喉栓式和转动喷管式结构，其结构较为复杂，涉及到动密封问题及相对运动界面等问题控制难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，在多级脉冲固体火箭发动机的隔舱上增设主动孔，结构简单，调节控制方便，能够根据工程需要调节多级脉冲固体火箭发动机的推力。
本发明的技术方案为：一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，所述多级脉冲固体火箭发动机包括两个以上依次相连的脉冲燃烧室、设置于脉冲燃烧室中的***以及用于连接相邻脉冲燃烧室的隔舱，所述隔舱上开设一个以上T字型通孔和一个以上工字型通孔，用于连通相邻脉冲燃烧室；
所述T字型通孔大端朝向后端燃烧室，其大端内装有用于封堵该T字型通孔的堵盖，所述堵盖在前端燃烧室内的高温高压气体作用下脱落，打开对应的T字型通孔；
所述工字型通孔两端分别装有用于封闭该工字型通孔的堵盖，其中位于前端燃烧室一侧的堵盖的外周设有堵盖打开装置，所述工字型通孔中朝向前端燃烧室的堵盖被所述堵盖打开装置打开后，前端燃烧室内的高温高压气体推开所述工字型通孔中朝向后端燃烧室的堵盖，打开对应的工字型通孔，以调节相邻燃烧室之间的流通面积。
作为一种优选方案，所述堵盖打开装置包括：销钉、弹簧、火工品和激发装置，所述工字型通孔朝向前端燃烧室一侧的堵盖外周沿径向开设预制孔，将销钉、弹簧和火工品依次装入预制孔后，从隔舱的外周将预制孔的开口封堵，封堵处开设过孔，激发装置穿过过孔与火工品连接，弹簧两端分别抵触在销钉的轴肩和火工品上，火工品动作之前，弹簧处于压缩状态，启动激发装置点燃火工品后，在***冲击波和弹簧回复力的共同作用下，推动销钉击碎工字型通孔中朝向前端燃烧室一侧的堵盖。
作为一种优选方案，所述堵盖为非金属堵盖。
作为一种优选方案，所述火工品为电火工品，所述激发装置为电激发装置，所述电火工品和电激发装置之间电连接，所述电激发装置通电激发电火工品***。
作为一种优选方案，所述隔舱的材质采用高强度钢或高强度不锈钢。
作为一种优选方案，所述非金属堵盖的材质采用高强度工程塑料。
有益效果：
(1)本发明通过在现有技术中的多级脉冲固体火箭发动机的隔舱上增设主动孔(或将部分被动孔改设为主动孔)，通过调节主动孔的打开个数，从而能够对二脉冲燃烧室工作期间固体火箭发动机内的脉冲流量进行调节，从而能够根据工程需要改变固体火箭发动机的推力；结构简单，调节控制方便。
附图说明
图1为本发明推力可调式两级脉冲固体火箭发动机的结构示意图。
图2为图1中隔舱的局部放大示意图。
其中，1-二脉冲燃烧室，2-二脉冲装药，3-隔舱，4-一脉冲燃烧室，5-一脉冲装药，6-喷管，7-连接卡快，8-O形密封圈，9-电激发装置，10-非金属堵盖，11-销钉，12-弹簧，13-电火工品
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，在多级脉冲固体火箭发动机的隔舱上增设主动孔，结构简单，调节控制方便，能够根据工程需要调节多级脉冲固体火箭发动机的推力。
多级脉冲固体火箭发动机包括两个以上依次相连的脉冲燃烧室以及用于连接相邻脉冲燃烧室的隔舱3，隔舱3与相邻两个脉冲燃烧室之间均通过连接卡快7连接，连接处通过O形密封圈8密封。
以两级脉冲固体火箭发动机为例，相邻两个脉冲燃烧室分别为一脉冲燃烧室4和二脉冲燃烧室1，一脉冲燃烧室4内装有一脉冲装药5，一脉冲燃烧室4与隔舱3连接端的相对端设有开口，该开口与喷管6连通并固定(喷管6和一脉冲燃烧室4之间通过卡块、连接环或法兰盘连接)，二脉冲燃烧室1内装有二脉冲装药2；
隔舱3轴向两端端面上涂覆隔热层，隔舱3上开设一个以上T字型通孔和一个以上工字型通孔，T字型通孔和工字型通孔的个数和尺寸在考虑隔舱3的强度的情况下，根据两级脉冲固体火箭发动机的最大推力需求以及隔舱3的外径确定；T字型通孔和工字型通孔的轴向均与两级脉冲固体火箭发动机的轴向平行；
其中，T字型通孔连通一脉冲燃烧室4和二脉冲燃烧室1，其大端朝向一脉冲燃烧室4，其大端内部装有与其过盈配合的非金属堵盖10，作为被动孔；工字型通孔连通一脉冲燃烧室4和二脉冲燃烧室1，其两端分别装有与其内部过盈配合的非金属堵盖10，位于二脉冲燃烧室1一侧的非金属堵盖10的外周设有堵盖打开装置，工字型通孔、非金属堵盖10和堵盖打开装置形成主动孔，堵盖打开装置打开工字型通孔中的非金属堵盖10，从而主动调节两级脉冲固体火箭发动的推力；非金属堵盖10与T字型通孔和工字型通孔的连接处分别密封(如涂硅橡胶或腻子等)，非金属堵盖10的厚度为设定值，以便于其抵触在台阶上时，不会被高温高压气体推开。
具体地：因为高温高压气体从喷管6中喷出，所以令喷管6所在端为两级脉冲固体火箭发动机的后端，另一端为其前端，点燃一脉冲燃烧室4内的一脉冲装药5，产生高温高压气体经喷管6向后喷出，进而形成向前的推力将两级固体火箭发动机向前推；在一脉冲燃烧室4工作期间，隔舱3将一脉冲装药5和二脉冲装药2隔离，同时隔舱3上非金属堵盖10在台阶的限位作用下能够承受一脉冲产生的高压，隔舱3两侧的隔热层也能适当阻止一脉冲燃烧室4的热量传递到二脉冲装药2，确保一脉冲燃烧室4工作期间二脉冲装药2不被点燃。
当一脉冲燃烧室1工作结束、二脉冲燃烧室1开始工作时，点燃其内的二脉冲装药2，产生的高温高压气体将被动孔中的非金属堵盖10往一脉冲燃烧室4所在方向推开，燃气经由隔舱3上的被动孔进入一脉冲燃烧室4并经喷管6向后排出，产生向前的推力；而主动孔中朝向二脉冲燃烧室1一侧的非金属堵盖10由于台阶的限位作用不会被打开。
根据***需求，通过堵盖打开装置将二脉冲燃烧室1一侧的非金属堵盖10击碎打开，二脉冲燃烧室1内的高温高压气体迅速冲开工字型通孔中朝向一脉冲燃烧室4一侧的非金属堵盖10，高温高压气体将通过工字型通孔进入一脉冲燃烧室4，随着更多的主动孔被打开，增加了二脉冲燃烧室1和一脉冲燃烧室4之间的流通面积，喷管6将喷出更多的燃气，两级脉冲固体火箭发动机的推力也会因此而增加，实现了两级脉冲固体火箭发动机的变推力调节。
实施例2：
在实施例1的基础上，堵盖打开装置包括：销钉11、弹簧12、火工品和激发装置，工字型通孔朝向二脉冲燃烧室1一侧的非金属堵盖10外周沿径向开设预制孔，将销钉11、弹簧12和火工品依次装入预制孔后，从隔舱3的外周将预制孔的开口封堵，封堵处开设过孔，激发装置穿过过孔与火工品连接，弹簧12两端分别抵触在销钉11的轴肩和火工品上，火工品动作之前，弹簧12处于压缩状态，用于将火工品压实在隔舱3的封堵处；启动激发装置点燃火工品后，火工品***产生***冲击波，销钉11在***冲击波和弹簧12的回复力的共同作用下被迅速推动，从而击碎主动孔中朝向二脉冲燃烧室1一侧的非金属堵盖10。
实施例3：
在实施例2的基础上，火工品选用电火工品13，激发装置选用电激发装置9，电火工品13和电激发装置9之间电连接，电激发装置9通电激发电火工品13***。
实施例4：
在实施例1-3中任一实施例的基础上，隔舱3采用高强度钢或者高强度不锈钢等材料，非金属堵盖10采用高强度工程塑料等材料。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (6)

1.一种推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，所述多级脉冲固体火箭发动机包括两个以上依次相连的脉冲燃烧室、设置于脉冲燃烧室中的***以及用于连接相邻脉冲燃烧室的隔舱(3)，其特征在于，所述隔舱(3)上开设一个以上T字型通孔和一个以上工字型通孔，用于连通相邻脉冲燃烧室；
所述T字型通孔大端朝向后端燃烧室，其大端内装有用于封堵该T字型通孔的堵盖，所述堵盖在前端燃烧室内的高温高压气体作用下脱落，打开对应的T字型通孔；
所述工字型通孔两端分别装有用于封闭该工字型通孔的堵盖，其中位于前端燃烧室一侧的堵盖的外周设有堵盖打开装置，所述工字型通孔中朝向前端燃烧室的堵盖被所述堵盖打开装置打开后，前端燃烧室内的高温高压气体推开所述工字型通孔中朝向后端燃烧室的堵盖，打开对应的工字型通孔，以调节相邻燃烧室之间的流通面积。
2.如权利要求1所述的推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，其特征在于，所述堵盖打开装置包括：销钉(11)、弹簧(12)、火工品和激发装置，所述工字型通孔朝向前端燃烧室一侧的堵盖外周沿径向开设预制孔，将销钉(11)、弹簧(12)和火工品依次装入预制孔后，从隔舱(3)的外周将预制孔的开口封堵，封堵处开设过孔，激发装置穿过过孔与火工品连接，弹簧(12)两端分别抵触在销钉(11)的轴肩和火工品上，火工品动作之前，弹簧(12)处于压缩状态，启动激发装置点燃火工品后，在***冲击波和弹簧(12)回复力的共同作用下，推动销钉(11)击碎工字型通孔中朝向前端燃烧室一侧的堵盖。
3.如权利要求1或2所述的推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，其特征在于，所述堵盖为非金属堵盖(10)。
4.如权利要求2所述的推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，其特征在于，所述火工品为电火工品(13)，所述激发装置为电激发装置(9)，所述电火工品(13)和电激发装置(9)之间电连接，所述电激发装置(9)通电激发电火工品(13)***。
5.如权利要求1或2所述的推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，其特征在于，所述隔舱(3)的材质采用高强度钢或高强度不锈钢。
6.如权利要求3所述的推力可调式多级脉冲固体火箭发动机，其特征在于，所述非金属堵盖(10)的材质采用高强度工程塑料。
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