一种新型催化燃烧式固体火箭发动机

1.本发明涉及固体火箭发动机结构，特别地，涉及一种新型催化燃烧式固体火箭发动机。


背景技术：

2.多种飞行器中均使用了固体火箭发动机：弹道导弹，航天系统和运载火箭，巡航导弹和飞机，地空和空射导弹系统。固体火箭发动机可以作为火箭的主发动机，或者作为飞行控制级间和头部分离、制动和软着陆、宇宙飞船应急救生和飞行员专用舱的辅助发动机。固体火箭发动机的主要结构零部件有壳体、喷管、药柱、起动系统、推力终止和紧急关闭发动机的装置、辅助装置等。
3.固体推进剂装药在燃烧室内的安装方式主要有两种:贴壁浇注式和自由装填式。前者是指将燃烧室壳体作为模具，推进剂直接浇注到壳体内，与壳体或壳体绝热层黏结；后者是指药柱的制造在壳体外进行，然后装入壳体中。相比较而言，贴壁浇注装药呈现出更好的性能，由于不需要支撑装置和支撑垫片，且绝热层薄，因此质量略低，有较高的容积装填系数。
4.药柱是固体火箭发动机的重要组成部分，其燃烧效率决定了发动机的主要弹道性能，因此增强药柱的燃烧效率是固体火箭发动机设计的重要内容。本发明通过改变燃烧室结构和药柱结构来强化燃烧，提高了燃烧效率。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提出一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，通过催化燃烧和增加燃烧面积来达到提高燃烧效率。
6.技术方案
7.本发明的目的在于提供一种新型催化燃烧式固体火箭发动机。
8.本发明技术方案如下：
9.一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：所述固体火箭发动机燃烧室结构包括燃烧室外壁面、贴附于燃烧室外壁面的方管状药柱、内置圆柱、铂铑丝、环形药柱、连接件、拉法尔喷管。
10.所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：进连接件连接内置圆柱和燃烧室外壁面，连接件的两侧壁面采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱。
11.所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：内置圆柱与点火器相连，在内置圆柱外壁面均匀缠绕铂铑丝来催化燃烧。
12.所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：内环燃气通道的出口与内侧喷管收敛段入口相连，且两者共线，外环燃气通道的出口与外侧喷管收敛段入口相连，且二者共线。
13.本发明具有以下有益效果：
14.与现有的固体火箭发动机燃烧式相比，本发明优点突出，主要表现在：双层药柱的结构增加了燃烧面积，提高了燃烧效率；连接件表面采用颗粒状低比表面积催化剂，表面涂铱，催化燃烧，使得药柱得到充分的燃烧，增强了药柱表面的对流换热，与此同时气流经过连接件时引起燃气紊流，进一步使药柱燃烧的更加充分；在内置药柱外表面均匀缠绕铂铑丝，进一步催化药柱的燃烧。
附图说明
15.图1：一种新型催化燃烧式固体火箭发动机整体结构示意图
16.图2：一种新型催化燃烧式固体火箭发动机尾部剖切示意图
17.图3：一种新型催化燃烧式固体火箭发动机全局剖切示意图
18.图4：一种新型催化燃烧式固体火箭发动机剖切示意图
19.主要元件符号说明：
20.1燃烧室外壁面2外侧药柱3内置圆柱4内侧药柱5连接件6内燃气通道7外燃气通道8铂铑丝9拉法尔喷管
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具体实施方式
21.现结合附图对本发明作进一步描述：
22.结合图1，本发明提供了一种新型催化燃烧式固体火箭发动机。
23.具体过程：常温、常压下的方管状药柱和环形药柱在燃烧室内瞬时点燃后，产生高温、高压的气态燃烧产物，不平衡压差使得气流向下游喷口方向流动，气流经过连接件时引起燃气紊流，增强了药柱表面的对流换热，促进了燃烧过程的进行，连接件表面采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱，催化燃烧，使药柱得到充分的燃烧，在内置药柱外表面均匀缠绕铂铑丝，进一步催化药柱的燃烧，以获得更大的能量和推力，提高固体火箭发动机性能。


技术特征：
1.本发明提供了一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，所述固体火箭发动机燃烧室结构包括燃烧室外壁面、贴附于燃烧室外壁面的方管状药柱、内置圆柱、铂铑丝、环形药柱、连接件、拉法尔喷管，其特征在于：基于传统固体火箭发动机燃烧室结构和作用，该结构采用双层药柱结构，连接件固定在燃烧室壁面和内置圆柱之间，铂铑丝均匀的缠绕在内置圆柱的壁面催化燃烧，燃烧面积增加，燃烧效率提高。2.根据权利要求1所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：连接件连接内置圆柱和燃烧室外壁面，连接件的两侧壁面采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱。3.根据权利要求1所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：内置圆柱与点火器相连，在内置圆柱外壁面均匀缠绕铂铑丝来催化燃烧。4.根据权利要求1所述的一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，其特征在于：内环燃气通道的出口与内侧喷管收敛段入口相连，且两者共线，外环燃气通道的出口与外侧喷管收敛段入口相连，且二者共线。

技术总结
本发明提供了一种新型催化燃烧式固体火箭发动机，涉及固体火箭发动机技术领域。紧贴燃烧室内壁面注入方管状药柱，紧贴内置圆柱外壁面注入环形药柱，内置圆柱中心为内燃气通道，双层药柱之间为外燃气通道，双层药柱的结构增加了燃烧面积，提高了燃烧效率；连接件表面采用颗粒状低比表面积催化剂，表面涂铱，催化燃烧，使药柱得到充分的燃烧，增强了药柱表面的对流换热，与此同时气流经过连接件时引起燃气紊流，进一步使药柱燃烧的更加充分；在内置药柱外表面均匀缠绕铂铑丝，进一步催化药柱的燃烧，以获得更大的能量和推力，提高固体火箭发动机性能。箭发动机性能。箭发动机性能。


技术研发人员：张群 赵欢 王霄 钟玉莲
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.03.17
技术公布日：2023/5/30