[發(fā)明專利]一種固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710430036.7
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107795409A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡建新
• 申請（專利權(quán)）人: 胡建新
• 主分類號: F02K9/80
• 分類號: F02K9/80;F02K7/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司43113
• 代理人: 馬強(qiáng),鄭俊超

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)，具體涉及一種固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

隨著飛行器對發(fā)動機(jī)要求的不斷提高，以及飛行器技術(shù)的發(fā)展，固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)以其比沖高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、成本較低等優(yōu)勢成為發(fā)展方向。

為了滿足機(jī)動攻擊和作戰(zhàn)任務(wù)多樣化的要求，導(dǎo)彈飛行速度范圍相應(yīng)變寬。超聲速超視距空空導(dǎo)彈的設(shè)計速度范圍一般為2Ma～4Ma，甚至要求達(dá)到2Ma～5Ma。當(dāng)海拔高度一定時，因速度變化導(dǎo)致進(jìn)氣道捕獲空氣質(zhì)量流量變化大。為保證發(fā)動機(jī)具有良好性能，必須調(diào)節(jié)燃?xì)獍l(fā)生器富燃燃?xì)饬髁浚员ＷC沖壓發(fā)動機(jī)在最佳空燃比附近工作。

當(dāng)下關(guān)于燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)的方案主要有固定流量式、壅塞式和非壅塞式三種。

對于固定流量式燃?xì)獍l(fā)生器，其燃?xì)饬髁渴焦潭ǖ模荒茈S著環(huán)境的變化而改變?nèi)細(xì)獍l(fā)生器的燃?xì)饬髁俊?/p>

壅塞式固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)流量調(diào)節(jié)方案主要為以下三種：改變推進(jìn)劑藥柱燃面的方案、改變推進(jìn)劑燃速的方案、改變喉部面積的方案。對于改變推進(jìn)劑藥柱燃面的方案以及改變推進(jìn)劑燃速的方案，其對于燃?xì)饬髁康目刂剖窃谘b填燃料之后就定型了，不能隨著外界環(huán)境變化而主動調(diào)節(jié)燃?xì)獾牧髁俊τ诟淖兒聿棵娣e的方案，現(xiàn)在的主要的流量調(diào)節(jié)閥通常采用的構(gòu)型有柱塞滑閥、旋轉(zhuǎn)凸輪閥、旋轉(zhuǎn)盤閥、錐閥等多種。控制這些閥門的傳動機(jī)構(gòu)一般有液壓傳動、機(jī)電傳動、氣壓傳動。目前壅塞式固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)裝置普遍采用電動式柱塞滑閥或者氣動式針閥裝置。中國專利200810075649.4公開了一種氣動針閥型燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)閥的固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)的燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要依靠氣壓傳動帶動閥頭來調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁俊４讼到y(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，并且閥頭在高溫高壓下容易出現(xiàn)燃?xì)庑孤兜葐栴}。西北工業(yè)大學(xué)王毅林提出了一種噴管與燃燒室成90度的非同軸針閥型燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)系統(tǒng)，雖然喉栓桿易密封和熱防護(hù)容易實現(xiàn)，但實驗系統(tǒng)體積龐大，不能達(dá)到精確控制。

對于非壅塞式固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)的燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)方式，常用結(jié)構(gòu)是一個獨立的燃?xì)獍l(fā)生器和一個獨立的補(bǔ)燃室，二者之間通過燃?xì)獍l(fā)生器噴管連通。噴管已失去原來控制燃?xì)獍l(fā)生器壓強(qiáng)的意義，它只不過是一個燃?xì)獾膩喡曀偻ǖ馈Ｑa(bǔ)燃室內(nèi)的氣壓與外界連通，補(bǔ)燃室內(nèi)的壓力可影響燃?xì)獍l(fā)生器的燃燒室內(nèi)的壓力。也就是說，由于外界壓力變化，補(bǔ)燃室的壓力也會隨之變化，進(jìn)而影響到燃?xì)獍l(fā)生器內(nèi)的壓力，整個過程是一個自調(diào)節(jié)的過程。因此，對于非壅塞式固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)一般是沒有人為設(shè)置的主動調(diào)節(jié)裝置去調(diào)節(jié)流量的，都是自調(diào)節(jié)。但是，自調(diào)節(jié)的范圍有限，在導(dǎo)彈飛行速度范圍相應(yīng)變寬，飛行高度區(qū)域變廣的情形下，自調(diào)節(jié)的方式往往不能滿足要求。

綜上所述，對于現(xiàn)有技術(shù)中的三種燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)方案，在大范圍的環(huán)境參數(shù)變化情況下，難以滿足大范圍調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁康男枨蟆６遥Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴、工作不可靠。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種流量調(diào)節(jié)范圍廣、結(jié)構(gòu)簡單、工作精確可靠、成本低廉的固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)裝置。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：一種固體火箭沖壓發(fā)動機(jī)燃?xì)饬髁空{(diào)節(jié)裝置，包括主控制器、中空的彈體、設(shè)置于彈體內(nèi)的燃?xì)獍l(fā)生器、設(shè)置于彈體內(nèi)并將燃?xì)獍l(fā)生器和補(bǔ)燃室連通的噴管，所述噴管包括將燃?xì)獍l(fā)生器的燃料腔密封的封板、與封板密封連接的中空管體，管體軸線垂直于封板；

在管體壁上垂直于管體軸線方向開有光孔，光孔內(nèi)密封安裝有柱塞滑閥，所述柱塞滑閥上設(shè)置有可驅(qū)動柱塞滑閥伸入或縮回管體內(nèi)腔的驅(qū)動裝置；

在封板上開設(shè)有N個貫通的進(jìn)氣孔，所述進(jìn)氣孔的分布位于管體直徑范圍內(nèi)，在N-1個進(jìn)氣孔中設(shè)有可將進(jìn)氣孔密封堵塞的堵蓋，所述堵蓋上設(shè)有可將堵蓋爆破的爆破裝置；

所述管體外壁與彈體之間的空腔內(nèi)安裝有壓力傳感器，壓力傳感器與主控制器電連接，主控制器與驅(qū)動裝置電連接；壓力傳感器與爆破裝置電連接；

所述N＞1，且N為正整數(shù)。

上述方案通過兩種調(diào)節(jié)方式調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的推力。第一，通過驅(qū)動柱塞滑閥的移動，改變管體內(nèi)允許氣流通過的口徑大小，從而改變氣體流量，進(jìn)而改變?nèi)細(xì)獍l(fā)生器壓力和推進(jìn)器燃速，改變發(fā)動機(jī)推力；第二，根據(jù)飛行高度的變化而導(dǎo)致的壓力變化，來決定爆破堵蓋的數(shù)量以改變進(jìn)氣有效面積，進(jìn)而調(diào)節(jié)從燃?xì)獍l(fā)生器進(jìn)入補(bǔ)燃室的氣量，改變發(fā)動機(jī)推力。這兩種方式可根據(jù)具體情況單獨使用，或組合使用。

進(jìn)一步的，所述燃料腔內(nèi)依次設(shè)有低燃速固體燃料和高燃速固體燃料，高燃速固體燃料靠近封板。