一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构制造技术

本发明专利技术提供了一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构。此药柱采用内外侧面同时燃烧的整体结构，中心药柱和套管型外侧药柱内燃面的横截面均为星型截面，金属丝则垂直于轴向嵌于中心药柱燃面内侧与外侧药柱壁面处，以保证发动机在初段和尾段具有高推力及高机动性，且中间飞行阶段有较好的续航能力。起飞阶段，内外燃面、中心药柱金属丝同时燃烧，能获得较高的推力和良好的机动性。中间阶段，中心药柱金属丝燃尽，内燃面为减面燃烧，外燃面为增面燃烧，能够获得平稳的推力曲线和高续航能力。尾部飞行阶段，壁面处金属丝加入燃烧，有效改善了推力和机动性。此外，内外燃面同时燃烧，加强了气流的扰动，强化燃烧的同时提高了燃烧效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构


[0001]本专利技术属于固体火箭发动机
，具体涉及一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构。

技术介绍

[0002]火箭发动机是依靠自身系统动量改变而产生直接反作用力的动力装置。如果其能源和工质来自贮存在系统中的化学推进剂，则称为化学火箭发动机，根据化学推进剂的物理状态，将火箭发动机分为固体、液体和固液混合火箭发动机。固体火箭发动机是固体火箭技术与现代工业相结合的产物，相对液体火箭发动机而言，具有结构简单、制造成本低、准备时间短、可靠性高、寿命长等优点，作为主要的或辅助的动力系统，广泛应用于导弹和运载火箭中，尤其是在军事领域中备受青睐。近几十年来，由于高能固体推进剂的出现，先进的装药设计和大型药柱浇注工艺的采用，优异的壳体材料和耐烧蚀材料的的问世，以及高效而可靠的推力矢量控制装置的研究成功，使得固体火箭发动机能够作为动力装置在大型、远程和战略武器领域内与液体火箭发动机相匹敌。当今各类战术和战略导弹武器所使用的动力装置中，固体火箭发动机居于绝对统治地位。
[0003]药柱是具有特定几何形状和尺寸的固体推进剂，它是发动机的能源和工质源。药柱的几何形状和尺寸决定了发动机的燃气生成率及其变化规律，因此也就决定了燃烧室的压强和发动机推力随时间变化的关系。药柱设计水平的高低在很大程度上影响发动机的性能好坏，是发动机设计的核心部分。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提出一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构，以满足固体火箭在不同飞行阶段对于推力的不同需求，同时在一定程度上提高推进剂的燃烧效率。本专利技术技术首先通过较大的燃烧面积配合高能量密度的金属丝的燃烧，在起飞阶段提供较大的推力和极高的机动性。随着内层金属丝的燃尽及中心药柱的减面燃烧和外侧药柱的增面燃烧，推力几乎维持不变，以保证长距离的续航。最后，壁面处金属丝随之燃烧，为尾部飞行阶段提供一定的推力增加，从而保持较好的机动性来寻找目标或躲避障碍物。
[0005]技术方案
[0006]本专利技术的目的在于提供一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构。
[0007]本专利技术技术方案如下：
[0008]一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构，其特征在于：整个药柱主体由内部嵌有一定长度金属丝的中心药柱、靠近壁面处嵌有一定长度金属丝的套管型外侧药柱构成，两者中心线重合；中心药柱横截面呈类似于花朵的星型，凸起部分为弧形；套管型药柱为中空结构，空心部分横截面形状同中心药柱相同，实心部分最外侧横截面形状为圆形，中心药柱和套管型药柱之间有一定距离的空隙。
[0009]所述的一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构，其特征在于：中心药柱横截
面为类似于花朵的星型，沿圆周均匀的分布五处类似于花瓣的弧形凸起，五组金属丝沿径向嵌入五处凸起部分，每一组沿轴向均匀排布于一处突起内，金属丝长度占药柱半径的十分之一；凸起部分内部无金属丝存在，均为推进剂。
[0010]所述的一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构，其特征在于：外部环管型药柱为中空结构，中空部分横截面与中心药柱横截面形状相同，但形状总体更大；金属丝位于靠近发动机壁面的推进剂内，同样是沿径向方向布置，五组金属丝沿圆周均匀分布，长度占药柱半径的十分之一，其余部分均为推进剂。
[0011]本专利技术具有以下有益效果：
[0012](1)本专利技术采用了内外侧面同时燃烧的星型结构，既获得了较高的装填比，又在一定程度上提高了燃烧效率。(2)星型药柱的凸起部分为弧形结构，避免了应力集中，以保证飞行过程中药柱结构的完整性。(3)金属丝的加入，无论是在起飞阶段还是降落阶段，都极大的提高了燃烧产生的推力，极大提高了火箭的机动性。(4)中间飞行阶段，内侧药柱减面燃烧，外侧药柱增面燃烧，从而保证了总推力的近乎不变，一定程度上提高了续航。
附图说明
[0013]图1：一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构的整体结构图
[0014]图2：一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构沿药柱轴向俯视图
[0015]图3：一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构沿俯视图A
‑
A方向剖视图
[0016]图4：一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构中心药柱示意图
[0017]图5：单个金属丝结构示意图
[0018]图中：1—中心药柱，2—中心药柱金属丝，3—外侧药柱，4—外侧药柱壁面处金属丝。
具体实施方式
[0019]现结合附图对本专利技术作进一步描述：
[0020]结合图1，本专利技术提供了一种起飞阶段具有良好的加速和机动性能且在尾部飞行阶段具有良好机动性的高效燃烧的嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构。
[0021]导弹起飞时需要发动机提供较大的推力同时具有较高的机动能力。在起飞阶段，燃烧产生出大量的热量便能满足这一要求。药柱的燃烧方向为径向，燃烧起点为星型中心药柱1的外表面和外侧套管型药柱3的内边面，其中中心药柱的内表面内部嵌有能量密度极高的金属丝2。中心药柱1的外表面为减面燃烧，外侧药柱3内表面为增面燃烧，同时辅以金属丝的剧烈燃烧瞬间释放出巨大的能量，大大提高了火箭起飞阶段的推力和机动性。此外，中心药柱1内表面和外侧套管型药柱3外表面的同时燃烧加强了内部气流的扰动，提高了这一阶段的燃烧效率和燃烧速率。随着燃烧过程的进行，中心药柱1内金属丝2的燃尽，燃烧过程相对平稳，提高了火箭的续航能力。之后，燃烧进入尾部阶段，壁面处金属丝4开始加入燃烧过程，发动机推力得到增加，从而提高了尾部飞行阶段的机动性，使导弹的整体机动性能得到了有效强化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱，其特征在于：整个药柱主体由内部嵌有一定长度金属丝的中心药柱、靠近壁面处嵌有一定长度金属丝的套管型外侧药柱构成，两者中心线重合；中心药柱横截面呈类似于花朵的星型，凸起部分为弧形；套管型药柱为中空结构，横截面形状同中心药柱相同，两部分之间有一定距离的空隙。2.根据权利要求1所述的一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱，其特征在于：中心药柱横截面为类似于花朵的星型，沿圆周均匀的分布五处类似于花瓣的弧形凸起...

【专利技术属性】
技术研发人员：张群，周子豪，范颖静，吴智迪，夏怡真，杨卓蒙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：