[發明專利]一種再裝填的儲氣式固體推進劑動力裝置

有效

• 申請號: 201910541656.7
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110195665B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 章瑋奇;魏志軍;夏定國;孫燁真;張璐佳
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02K9/24
• 分類號: F02K9/24
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種再裝填的儲氣式固體推進劑動力裝置，屬于固體火箭發動機和固體燃氣發生器技術領域。本發明采取了如下技術途徑。一是采用脈沖增壓：使用多級脈沖藥柱不斷裝填燃燒，不需要中止燃燒進程。二是增加儲氣環節：將裝藥燃燒過程與噴管排氣做功過程分離，兩者各自獨立。裝藥燃燒只是為了給燃氣貯箱增壓，而不需要同時排氣；排氣作功使其工質和能量來自于燃氣貯箱，此時不再需要裝藥同時燃燒。本發明將傳統的燃燒?釋放過程變為燃燒?儲氣?釋放過程，能夠很好地解決因固體推進劑燃燒進程難以中斷而導致的問題。本發明將儲氣環節和脈沖增壓兩種技術途徑相結合，真正實現了固體推進劑動力裝置的主動開關機和多次啟動。

技術領域

本發明涉及一種再裝填的儲氣式固體推進劑動力裝置，屬于固體火箭發動機和固體燃氣發生器技術領域。

背景技術

固體推進方式應用廣泛，比如固體火箭發動機由于結構簡單、成本低、可靠性好、響應快等優點而被選作大多數導彈、火箭的動力裝置。然而，使用固體推進劑的動力裝置也存在固有缺點，典型表現為其可控性差，不易實現類似液體火箭發動機的推力控制。

為了提高性能、拓展應用范圍，科研人員對固體推進劑動力裝置的推力可控性進行了相關研究，并已經在推力矢量控制、變推力發動機、姿軌控燃氣閥等領域取得了進展。但是在固體動力裝置的多次起動方面，也就是主動開關機控制方面發展緩慢。相關研究工作的困難性是由固體動力裝置的兩個工作特點所導致的：

一是固體推進劑燃燒的持續性。一旦裝藥被點燃，推進劑的熱傳遞就會自動進行，使其達到著火條件而被點燃，期間化學反應也非常劇烈，燃燒不易中止。

二是產氣速率與排氣速率的相對性。常規固體火箭發動機的燃燒室既是推進劑儲存場所，又是其進行燃燒反應的場所，燃氣經由噴管加速排出。燃燒產氣過程和排氣過程是同步進行的，發動機穩定工作時產氣速率等于排氣速率。也就是說，一方面，裝藥燃燒時必須同時排氣，否則會使燃燒室壓強一直上升發生危險；另一方面，要想在某時刻獲得推力，此時裝藥必須正在燃燒。通過常規途徑，將兩個過程分離是非常困難的。

因此，本領域的技術人員致力于開發一種再裝填的儲氣式固體推進劑動力裝置，主要應用于固體姿軌控發動機、變推力發動機和變流量燃氣發生器等方面。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明采取了如下技術途徑。一是采用脈沖增壓：使用多級脈沖藥柱不斷裝填燃燒，不需要中止燃燒進程。二是增加儲氣環節：將裝藥燃燒過程與噴管排氣做功過程分離，兩者各自獨立。裝藥燃燒只是為了給燃氣貯箱增壓，而不需要同時排氣；排氣作功使其工質和能量來自于燃氣貯箱，此時不再需要裝藥同時燃燒。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

一種再裝填的儲氣式固體推進劑動力裝置，包括：藥柱傳輸裝置、裝藥裝填器、燃氣儲存室、可控噴管和壓力測控裝置；

所述藥柱傳輸裝置包括：裝藥儲存室轉動電機、裝藥儲存室、第一裝藥推桿、第二裝藥推桿、脈沖裝藥和余氣釋放裝置。

裝藥儲存室為環形結構；環形中空部分放置裝藥儲存室轉動電機，用于控制裝藥儲存室旋轉；環形結構上沿軸向開設多個通槽，用于放置脈沖裝藥；第一裝藥推桿將通槽中的脈沖裝藥推出，再經由第二裝藥推桿推入裝藥裝填器中；余氣釋放裝置通過管路與裝藥裝填器連接，用于在裝填脈沖裝藥之前排出裝藥裝填器內的剩余燃氣；

裝藥裝填器由圓柱型轉動結構和外殼構成，圓柱面上開有燃燒腔，作為脈沖裝藥裝填和燃燒的場所，外殼緊密包裹轉動結構，在燃氣儲存室、余氣釋放裝置、第二裝藥推桿方向均有開口；裝藥裝填器作為密封件隔離裝藥儲存室和燃氣儲存室；

在固體火箭發動機或燃氣發生器中的燃燒室前封頭處開口，外接裝藥裝填器形成密閉空間，構成燃氣儲存室，用于儲存燃燒產生的高溫高壓燃氣，并根據需要釋放燃氣做功；

在所述燃氣儲存室的燃氣出口出安裝可控噴管，用于調節出氣量；