[发明专利]一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体涉及一种嵌有金属丝的固体火箭发动机药柱结构。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。本发明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。

技术方案

本发明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。

本发明技术方案如下：

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。

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。

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。

本发明具有以下有益效果：