[發(fā)明專利]一種寬溫使用的高能固體火箭發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710115454.7
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN106930865B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊淵;方錫惠;高列義;吳曉英;許玉榮;高阿婷;曾強;于泉;陳文杰;吳敏;張義廣;魯國林;董良慈
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北航天技術(shù)研究院總體設(shè)計所
• 主分類號: F02K9/10
• 分類號: F02K9/10;C06B33/08;C06D5/06
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

本發(fā)明公開了一種寬溫使用的高能固體火箭發(fā)動機，包括裝藥燃燒室、點火裝置和噴管，裝藥燃燒室包括燃燒室殼體、燃燒室熱防護(hù)、推進(jìn)劑藥柱，所述發(fā)動機?55℃～+60℃寬溫工作，所述推進(jìn)劑藥柱的推進(jìn)劑為NEPE推進(jìn)劑，危險等級為13級，發(fā)動機比沖達(dá)252s～256s。通過特定設(shè)計規(guī)則設(shè)計發(fā)動機，同時采用的調(diào)整過配方的NEPE推進(jìn)劑，可滿足寬溫工作而不會導(dǎo)致藥柱結(jié)構(gòu)完整性在低溫環(huán)境下破壞，能量高，提高發(fā)動機比沖，危險等級滿足要求；同時對藥柱結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計，使用力學(xué)性能好能適應(yīng)高過載的使用環(huán)境；通過合理的整體布局和壓強設(shè)計，充分發(fā)揮推進(jìn)劑高能量特性?？傊晒鉀Q了作為飛行器的動力裝置的固體火箭發(fā)動機的安全性、能量、復(fù)雜環(huán)境適應(yīng)性需求的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于固體火箭發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬溫使用的高能固體火箭發(fā)動機。

背景技術(shù)

固體火箭發(fā)動機具有使用安全性好，可靠性高，儲存性能好，密度比沖高及勤務(wù)處理方便等優(yōu)點，使其在很多飛行器(含掛于飛機上的導(dǎo)彈)領(lǐng)域內(nèi)成為主要的動力裝置。

現(xiàn)有的固體火箭發(fā)動機環(huán)境適應(yīng)性不強，安全性、能量偏低，不能既滿足適應(yīng)-55℃～+60℃工作寬溫使用要求、又具備高能量的特性，同時也達(dá)不到最低安全性要求的1.3級，也不能適應(yīng)掛在飛機上飛行法向過載8g、側(cè)向過載3.5g，機動飛行軸向過載25g、法向過載8g的使用環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述問題提供一種寬溫使用的高能固體火箭發(fā)動機，包括裝藥燃燒室、點火裝置和噴管，裝藥燃燒室包括燃燒室殼體、燃燒室熱防護(hù)、推進(jìn)劑藥柱，其特征在于，所述發(fā)動機-55℃～+60℃寬溫工作，所述推進(jìn)劑藥柱的推進(jìn)劑為NEPE推進(jìn)劑，危險等級為1.3級，發(fā)動機比沖達(dá)252s～256s，按照特定設(shè)計規(guī)則設(shè)計發(fā)動機，所述特定設(shè)計規(guī)則具體為：

選取工作壓強規(guī)則，發(fā)動機工作壓強越高，發(fā)動機比沖越高，但同時為保證結(jié)構(gòu)安全系數(shù)，需要提高結(jié)構(gòu)承載能力，造成消極質(zhì)量提高，綜合考慮選取工作壓強；

確定噴管喉徑規(guī)則，由于噴管出口內(nèi)徑受到尺寸限制，發(fā)動機設(shè)計時無法達(dá)到最佳膨脹比狀態(tài)，為了達(dá)到最優(yōu)性能，盡量提升噴管膨脹比，噴管內(nèi)徑取最大允許值，噴管喉徑和推進(jìn)劑燃速盡量取小，同時需考慮噴管喉徑較小時喉襯的燒蝕和噴管效率對發(fā)動機性能的影響以及推進(jìn)劑燃速降低對推進(jìn)劑能量水平的影響，優(yōu)化得出最佳的噴管膨脹比為13～17，噴管喉徑根據(jù)出口內(nèi)徑確定，推進(jìn)劑燃速調(diào)整為7.0mm/s～10.0mm/s；

推進(jìn)劑藥柱結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)則：推進(jìn)劑藥柱設(shè)計時燃面退移盡量平穩(wěn)，以保證 更好發(fā)揮出推進(jìn)劑能量，在發(fā)動機長徑比已超過7的情況下，為提高推進(jìn)劑藥柱強度，只設(shè)計后翼；

參數(shù)優(yōu)化規(guī)則：以發(fā)動機沖質(zhì)比為優(yōu)化目標(biāo)，綜合考慮壓強、喉徑、膨脹比、推進(jìn)劑燃速、推進(jìn)劑藥柱燃面等的影響，最終優(yōu)化出發(fā)動機各項型質(zhì)參數(shù)值；

推進(jìn)劑配方選取及調(diào)整規(guī)則：選取NEPE推進(jìn)劑配方并經(jīng)過配方調(diào)整，調(diào)整后以達(dá)到高能、高安全性和廉價的特點。

具體地，所述推進(jìn)劑藥柱的推進(jìn)劑配方調(diào)整，增塑劑與粘合劑比例調(diào)整為1.3～1.7，硝胺組分含量調(diào)整為12％～18％，鋁粉含量調(diào)整為16％～20％。

優(yōu)選地，所述增塑劑為消化甘油和1，2，4-丁三醇三硝酸脂的混合物，消化甘油含量為35％～45％，1，2，4-丁三醇三硝酸脂的含量為65％～55％，粘合劑為聚己二酸乙二脂和聚己酸內(nèi)脂的混合物，聚己二酸乙二脂的含量為45％～55％，聚己酸內(nèi)脂的含量為55％～45％，增塑劑與粘合劑比例為1.3～1.4。