用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构制造技术

本发明专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，金属保护壳套设在装药管上；紧固封头设置在装药管一端，且与金属保护壳螺纹连接；转接头设置在装药管的另一端；活塞杆一端置于装药管内，另一端穿过紧固封头伸出装药管外；膏体推进剂置于装药管内；步进电机的传输轴与活塞杆伸出装药管外的一端连接；三通道燃烧室与转接头连接；半导体激光器与三通道燃烧室连接，玻璃透镜设置在半导体激光器与三通道燃烧室之间；喷管与三通道燃烧室连接。本发明专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，体积小、重量轻，膏体推进剂在活塞挤压下进入燃烧室，激光辐照下控制膏体推进剂燃烧产生推力，且推力调节范围为微牛至牛量级，满足微小卫星姿态控制和轨道变化的动力需求。

【技术实现步骤摘要】
用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构
本专利技术涉及推进器设计，具体涉及一种用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，装药为膏体状的推进剂。
技术介绍
现有的微小卫星推进系统受限于卫星尺寸和重量，其装药量低，导致推力器的总冲过低，而无法使卫星做大轨道的偏离和机动，使其变轨功能受到严重限制。增加微小卫星推进系统的装药量，将显著提高微小卫星的各方面性能，使微小卫星易于保证编队飞行，从而完成各种任务。而传统的推进系统体积和质量都相对较大，不适合微小卫星的使用。专利CN102062019A披露的激光推进发动机是一种燃烧室体积可调的液体火箭发动机。为驱动液体推进剂，该激光推进发动机包含增压结构，导致推进发动机结构复杂、重量大，不适用于微小卫星。专利CN101737201A披露的激光推进装置是一种靶带式的激光等离子体发动机，激光透射过基底靶带通过聚焦照射在推进剂上。专利CN105201769A披露的激光等离子体组合推进系统是一种激光烧蚀产生等离子体，并通过磁场加速的发动机。这两种发动机提供的推力都很小，为微牛量级。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，体积小、重量轻，膏体推进剂在活塞挤压下进入燃烧室，激光辐照下控制膏体推进剂燃烧产生推力，且推力调节范围为微牛至牛量级，满足微小卫星姿态控制和轨道变化的动力需求。为了达到上述的目的，本专利技术提供一种用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，包括三通道燃烧室、喷管、玻璃透镜、半导体激光器、活塞杆、装药管、金属保护壳、转接头、紧固封头和步进电机；所述金属保护壳套设在所述装药管上；所述紧固封头设置在所述装药管一端，且与所述金属保护壳螺纹连接；所述转接头设置在所述装药管的另一端；所述活塞杆一端置于所述装药管内，另一端穿过所述紧固封头伸出所述装药管外；膏体推进剂置于所述装药管内；所述步进电机的传输轴与所述活塞杆伸出装药管外的一端连接；所述三通道燃烧室与所述转接头连接；所述半导体激光器与所述三通道燃烧室连接，所述玻璃透镜设置在所述半导体激光器与所述三通道燃烧室之间；所述喷管与所述三通道燃烧室连接。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述装药管、所述活塞杆和所述步进电机同轴布置。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述三通道燃烧室包括两个入口和一个出口；一个入口与所述转接头贯通，用于加注膏体推进剂；所述半导体激光器发射的激光通过另一入口射入三通道燃烧室，所述玻璃透镜设置在该入口处；所述出口与所述喷管贯通，为高温燃气的流动通道。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构还包括限位环，所述限位环设置在活塞杆伸出装药管外的一端上。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述喷管与所述三通道燃烧室之间设置密封圈A密封；所述半导体激光器与所述三通道燃烧室之间设置密封圈B密封；所述转接头与所述三通道燃烧室之间设置密封圈C密封；在所述活塞杆与所述装药管内壁之间设置活塞密封环。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述金属保护壳为一端设有圆环端面的管状结构，该管状结构中段开设观察窗口；所述转接头的大口径端置于所述金属保护壳7内，并通过金属保护壳的圆环端面与所述装药管的一端压紧，所述转接头的小口径端与所述三通道燃烧室连接。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构还包括固定板、螺栓和螺母；所述固定板套设在所述金属保护壳上，与所述金属保护壳固连；所述螺栓一端固连在所述固定板上；所述步进电机通过所述螺母与所述螺栓另一端相连。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述金属保护壳上设有凸起，所述固定板限位在所述凸起于所述紧固封头之间。上述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其中，所述喷管为收敛扩张喷管，包括两段，一段为收敛段，另一段为扩散段；收敛段与三通道燃烧室的出口贯通，其直径由内向外逐渐减小，用作束集燃气。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果是，1)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构采用膏体推进剂+活塞杆和步进电机+激光器的结构形式，激光光斑面积有限，膏体推进剂具有一定流动性，可在使用过程中改变其形状，使其形状与激光光斑面积相匹配，因此，在装药量相同的情况下，膏体推进剂+激光器的组合相比固体推进剂+激光器的组合，在结构、体积和重量上具有明显优势，更适合用于微小卫星；而相比液体推进剂，采用膏体推进剂，无需阀门密封，大大简化了推进器结构，减轻了推进器重量；通过调节步进电机前进速度，可以控制膏体推进剂流量，通过调节激光器输入功率，可以控制推进剂燃速，并可通过关闭激光方式停止推进剂燃烧，以提供不同推力组合并随时关机，满足微小卫星轨道控制的动力需求；2)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，装药管、活塞和步进电机同轴布置，空间利用率高，使得结构体积小；3)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，三通道燃烧室，分别用于加注膏体推进剂，入射激光和排出燃气，结构简单、紧凑，体积小、重量轻；4)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，半导体激光器和步进电机功耗低；5)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，活塞杆上安装限位环进行限位，可以限制膏体推进剂最大流量；6)本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，仅安装密封圈就能达到好的密封效果，简化了结构。附图说明本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构由以下的实施例及附图给出。图1是本专利技术较佳实施例的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构的剖视图。图2是本专利技术较佳实施例的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构的外观视图。具体实施方式以下将结合图1～图2对本专利技术的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构作进一步的详细描述。图1所示为本专利技术较佳实施例的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构的剖视图；图2所示为本专利技术较佳实施例的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构的外观视图。参见图1和图2，本实施例的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构包括燃烧室组件、活塞组件和步进电机组件；所述燃烧室组件包括三通道燃烧室1、喷管2、玻璃透镜3和半导体激光器4；所述活塞组件包括活塞杆5、装药管6、金属保护壳7、转接头8、限位环9、活塞密封环15和紧固封头16；所述步进电机组件包括步进电机10、固定板17、螺栓18和螺母19。所述金属保护壳7套设在所述装药管6上；所述紧固封头16设置在所述装药管6一端，且与所述金属保护壳7螺纹连接；所述转接头8设置在所述装药管6的另一端；所述活塞杆5一端置于所述装药管6内，另一端穿过所述紧固封头16伸出所述装药管6外；所述限位环9套设在所述活塞杆5的另一端上(即设置在活塞杆5伸出装药管6外的一端上)；所述活塞密封环15设置在所述活塞杆5与所述装药管6内壁之间；膏体推进剂置于所述装药管6内；所述固定板17套设在所述金属保护壳7上，与所述金属保护壳7固连；所述螺栓18一端固连在所述固定板17上；所述步进电机10通过所述螺母19与所述螺栓18另一端相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其特征在于，包括三通道燃烧室、喷管、玻璃透镜、半导体激光器、活塞杆、装药管、金属保护壳、转接头、紧固封头和步进电机；所述金属保护壳套设在所述装药管上；所述紧固封头设置在所述装药管一端，且与所述金属保护壳螺纹连接；所述转接头设置在所述装药管的另一端；所述活塞杆一端置于所述装药管内，另一端穿过所述紧固封头伸出所述装药管外；膏体推进剂置于所述装药管内；所述步进电机的传输轴与所述活塞杆伸出装药管外的一端连接；所述三通道燃烧室与所述转接头连接；所述半导体激光器与所述三通道燃烧室连接，所述玻璃透镜设置在所述半导体激光器与所述三通道燃烧室之间；所述喷管与所述三通道燃烧室连接。

【技术特征摘要】
1.用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其特征在于，包括三通道燃烧室、喷管、玻璃透镜、半导体激光器、活塞杆、装药管、金属保护壳、转接头、紧固封头和步进电机；所述金属保护壳套设在所述装药管上；所述紧固封头设置在所述装药管一端，且与所述金属保护壳螺纹连接；所述转接头设置在所述装药管的另一端；所述活塞杆一端置于所述装药管内，另一端穿过所述紧固封头伸出所述装药管外；膏体推进剂置于所述装药管内；所述步进电机的传输轴与所述活塞杆伸出装药管外的一端连接；所述三通道燃烧室与所述转接头连接；所述半导体激光器与所述三通道燃烧室连接，所述玻璃透镜设置在所述半导体激光器与所述三通道燃烧室之间；所述喷管与所述三通道燃烧室连接。2.如权利要求1所述的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其特征在于，所述装药管、所述活塞杆和所述步进电机同轴布置。3.如权利要求1所述的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其特征在于，所述三通道燃烧室包括两个入口和一个出口；一个入口与所述转接头贯通，用于加注膏体推进剂；所述半导体激光器发射的激光通过另一入口射入三通道燃烧室，所述玻璃透镜设置在该入口处；所述出口与所述喷管贯通，为高温燃气的流动通道。4.如权利要求1所述的用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构，其特征在于，所述用于激光化学联合推进器的活塞驱动装药结构还包括限位环，所述限位环设置在活塞杆伸出装药管外的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：华佐豪，郭宁，陈伟康，余新乐，张婷，罗思璇，王若瑶，马宏玲，赵培莉，
申请(专利权)人：上海新力动力设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31