[发明专利]一种气动柱塞自增压单组元脉冲工作姿控发动机

权利要求书

1.一种气动柱塞自增压单组元脉冲工作姿控发动机，包括缸体、活塞、推力室、单向阀座、钢珠、弹簧和螺塞，其特征在于:单向阀座端头连接控制阀，缸体分别与单向阀座和推力室通过螺纹连接，活塞可在缸体内往复移动；活塞与缸体之间形成一个大径为D、小径为d的环腔和一个直径为d的圆柱腔，环腔通过泄出口连通外界，为低压腔，直径为d的圆柱腔为高压腔；活塞中芯腔装催化剂，由带小孔的螺塞封住，活塞端头设置有多排喷注孔；单向阀座、钢珠与弹簧形成单向阀；

当发动机工作时，打开控制阀，推进剂在贮箱压力作用下推开钢珠，推进剂进入直径为d的圆柱腔，推动活塞向右移动，同时推进剂经过螺塞的节流孔进入催化剂床，经催化后产生气体通过活塞端头的喷注孔喷入推力室的燃烧室腔；活塞移动到与推力室端头接触后止动，此时由于推力室喉部的憋压作用，燃烧室压力p_c增加，活塞受到向左的作用力，由于环腔为低压腔，活塞因受到不平衡面积形成的力差而向左移动，此时圆柱腔压力增高，钢珠左移，单向阀关闭，同时进入燃烧室的气体流量增加，p_c进一步增加，使得圆柱腔压力随之增加，从而形成正反馈效应，使得燃烧室达到很高的压力水平，气体通过喷管喷出后产生推力；当活塞移动到端头后停止移动，进入燃烧室的推进剂被切断，燃烧室压力快速下降，当燃烧室压力下降到环境压力时，钢珠又向右移动，单向阀又打开，如此往复，使得发动机以脉冲方式工作；当控制阀关闭时，发动机完成最后一个脉冲后关机；

推力室中的燃烧室达到稳定状态的压力由下式确定:

式中，ξ为从圆柱腔到燃烧室的等效流阻系数，p_o为圆柱腔压力，p_e为外界环境压力，A_t为推力室喉部面积，p_c为燃烧室压力，q_m为进入燃烧室的推进剂流量，RT_c、Γ为燃烧室内燃气的热力参数；根据上式可推出:

当真空环境条件下则

发动机工作频率取决于活塞行程L和活塞移动速度，依据流体动力学仿真计算确定。

2.根据权利要求1所述的气动柱塞自增压单组元脉冲工作姿控发动机，其特征在于:发动机用于可催化分解的单组元推进剂为高浓度过氧化氢，或无水肼。