一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构及成形方法技术

一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构及成形方法，涉及固体火箭发动机领域，采用一种推进剂一次浇注一体固化成形，通过两段不同的药型结构

【技术实现步骤摘要】
一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构及成形方法


[0001]本专利技术属于固体火箭发动机
，具体涉及一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构及成形方法
。

技术介绍

[0002]固体火箭发动机装药，是装填入燃烧室中的具有一定形状和尺寸的推进剂药柱的总称，它是发动机的能源，其药型结构决定着发动机的工作性能
。
[0003]传统的单室双推力固体火箭发动机由带绝热层的燃烧室壳体
(1)、
开有内孔和翼槽的贴壁浇注
I
级药柱
(2)
和嵌金属丝带包覆
II
级药柱
(3)
组成
。
结合图1，先将开有内孔和翼槽的
I
级药柱
(2)
通过贴壁浇注的方式在壳体
(1)
内成形，再将预先制好的嵌金属丝带包覆
II
级药柱
(3)
通过自由装填的方式装入壳体
(1)。
[0004]随着复合材料壳体应用的增多，前端小开口甚至封闭的燃烧室壳体无法装入
II
级药柱，因此只能采取贴壁浇注方式
。
此时在药柱
I
级段成形内孔和翼槽的同时，只在药柱
II
级段嵌入金属丝变得非常困难
。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构及成形方法，以解决小开口壳体发动机贴壁浇注装药难以仅在药柱
II
级段嵌入金属丝以及发动机
I
级工作段存在压强峰的问题
。
[0006]本技术通过合理的装药结构设计，采用一种推进剂一次浇注一体固化成形，设计出一种适用所有壳体的单室双推力固体火箭发动机的药型结构，使得发动机
I
级工作段压力平稳，避免工作过程中出现压强峰
。
同时通过药柱嵌局部金属丝的设计，使得仅在药柱
II
级段嵌入金属丝变得简单可行
。
[0007]本专利技术的技术解决方案是：
[0008]第一方面，公开了一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，包括燃烧室壳体
、
以及在燃烧室壳体向内依次设置的绝热层
、
包覆套和药柱，燃烧室壳体尾部设有开口
、
前端小开口或者封闭，药柱采用一种推进剂一次浇注一体固化成形，药柱的尾部设置有内孔，内孔边缘有多个翼槽，药柱设置内孔的部分为
I
级段
、
未设置内孔的部分为
II
级段
。
[0009]在第一方面的一个具体实现方式中，所述翼槽沿着药柱的径向设置，并绕药柱轴线均匀分布，翼槽为4‑
12
个
。
[0010]在第一方面的一个具体实现方式中，所述
I
级段与
II
级段的长度比为
1:1.1。
[0011]在第一方面的一个具体实现方式中，所述内孔
M
数为
3.5
，翼槽沿着药柱轴线方向的长度约为内孔长度的
1/2。
[0012]在第一方面的一个具体实现方式中，所述翼槽为4个，翼槽水平倾角为
173
°
。
[0013]在第一方面的一个具体实现方式中，所述药柱的
II
级段内嵌有金属丝
。
[0014]在第一方面的一个具体实现方式中，所述金属丝设置多根，多根金属丝绕翼槽分
布的中心轴均匀分布；金属丝与翼槽在药柱周向上交错设置，以使金属丝从相邻翼槽的中间穿过
。
[0015]在第一方面的一个具体实现方式中，所述药柱的
I
级段内嵌有非金属丝，非金属丝与金属丝的端部连接，形成局部金属丝
。
[0016]在第一方面的一个具体实现方式中，根据发动机
I
级段
、II
级段总冲要求和推进剂的比冲性能，确定药柱
I
级段和
II
级段的轴向长度
。
再根据装药结构完整性的计算，选择适当的
M
数以确定内孔的直径
。
然后通过药柱
I
级段的肉厚和工作时间要求确定推进剂的基础燃速
。
此时，便可依据
II
级段工作时间要求，通过燃面计算确定金属丝的增速比
。
[0017]第二方面，还公开了一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构的成形方法，包括
[0018]S1:
将绝热层和包覆套粘接在燃烧室壳体内，将金属丝支架固定在燃烧室壳体前端内侧，在燃烧室壳体尾部的开口位置固定尾部工装；
[0019]S2:
将局部金属丝的一端固定在金属丝支架上
、
另一端固定在尾部工装上，同时将内孔翼槽芯模固定在尾部工装上；
[0020]S3:
将推进剂从燃烧室壳体尾部的开口浇入，推进剂固化后，将内孔翼槽芯模和尾部工装拆除，对推进剂固化后形成的药柱的尾部端面进行整形，获得成形药柱
。
[0021]在第二方面的一个具体实现方式中，所述局部金属丝包括端部连接的非金属丝与金属丝，金属丝位于燃烧室壳体前端，非金属丝位于燃烧室壳体内的尾部
。
[0022]一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，解决了以下技术问题：
[0023]1)
药型结构可以通过一次浇注
、
一体固化成形，解决了小开口燃烧室壳体发动机无法采用自由装填式装药时，药柱成形困难的问题；
[0024]2)
药型采用一种推进剂，避免了药柱
I
级
、II
级界面处装药结构完整性差和发动机转级内弹道性能不一致的问题
。
通过调节金属丝的增速比来满足两级的推力比要求；
[0025]3)
通过使用一段金属丝和一段非金属丝组成的局部金属丝，解决了仅药柱
II
级段嵌入金属丝成形困难的问题；
[0026]4)
通过合理设计药柱尾部翼槽数量和结构，使得发动机
I
级工作段压力爬升后工作平稳，解决了
I
级工作段存在压强峰的问题
。
[0027]综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：
[0028](1)
不受燃烧室壳体开口大小限制，发动机装药由尾部一次浇注一体固化成形
。(2)
药柱
I
级段
、
药柱
II
级段采用一种推进剂，提高了界面处的装药结构完整性，增强了发动机转级内弹道性能的一致性；
(3)
采用局部金属丝贯穿药柱，且与翼槽芯模错开的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：包括燃烧室壳体
(4)、
以及在燃烧室壳体
(4)
向内依次设置的绝热层
(5)、
包覆套
(6)
和药柱
(8)
，燃烧室壳体
(4)
尾部设有开口
、
前端封闭，药柱
(8)
采用一种推进剂一次浇注一体固化成形，药柱
(8)
的尾部设置有内孔，内孔边缘有多个翼槽，药柱
(8)
设置内孔的部分为
I
级段
(81)、
未设置内孔的部分为
II
级段
(82)。2.
根据权利要求1所述的一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：所述翼槽沿着药柱
(8)
的径向设置，并绕药柱
(8)
轴线均匀分布，翼槽为4‑
12
个
。3.
根据权利要求1所述的一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：所述
I
级段
(81)
与
II
级段
(82)
的长度比为
1:(0.3
～
3)。4.
根据权利要求1所述的一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：所述内孔
M
数为3～5，翼槽沿着药柱
(8)
轴线方向的长度为内孔长度的
1/4
～
3/4。5.
根据权利要求2所述的一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：所述翼槽数为4个，翼槽水平倾角为
173
°
。6.
根据权利要求1所述的一种单室双推力固体火箭发动机的药型结构，其特征在于：所述
II
级段
(82)
部分内嵌有金属丝
(9)。7.
根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：方冰，郑庆，李修明，王伟良，王燕宾，占冬至，孙振兴，陈淑秉，
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：