一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动式隔板的制作方法

1.本发明涉及一种适用于多脉冲固体火箭发动机的隔离装置，属于多脉冲固体发动机技术领域。


背景技术：

2.传统固体火箭发动机实现一次点火后工作至燃烧结束，只能够提供一次推力，在弹道末端机动性差。多脉冲火箭发动机能够合理有效地管理发动机的能量，与常规的火箭发动机相比，具有射程远、末制导速度大、机动性好等优点。
3.多脉冲发动机利用隔离装置实现多次点火，从而实现多脉冲工作。隔离装置作为脉冲发动机的核心部件，将发动机燃烧室分隔为多个推进剂单元，能够实现多次点火，使发送机能够多次关机和启动，合理分配推力及各脉冲间隔时间，进行多次推力控制，实现发动机能量的最优管理。
4.国内外研制较多的隔离装置有硬质隔板和软质隔层。硬质隔板包括陶瓷材料单向破碎式隔板、金属膜片式隔板、喷射棒式金属隔板等。硬质隔板具有强度高、正向承压能力强，密封性能好等优点。同时硬质隔板具有结构重量重、绝热困难、对材料特性敏感等缺点。软质隔层具有结构简单、容易加工、质量轻等优点。同时软质隔层具有结构力学性能差，对装药药型设计有限制等缺点。


技术实现要素：

5.本发明目的是提供一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动式隔板，利用轴向滑动式隔板，将固体火箭发动机的燃烧室分为若干部分，通过轴向滑动式隔板向后一段发动机滑动，利用后一段发动机装药承受前一段发动机工作时产生的压力，避免隔板破碎而导致后一段发动机装药被点燃；此外，通过轴向滑动式隔板预制缺陷实现单向破碎，保证后一段发动机正常工作，即通过预制缺陷的轴向滑动式隔板实现多脉冲固体火箭发动机多次关机和启动，合理分配推力及各脉冲间隔时间，实现发动机能量的最优管理。本发明具有适合复杂的药型，成本低廉、质量较轻，结构简单、安装方便的优点。
6.本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
7.本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，利用所述轴向滑动式隔板将固体火箭发动机的燃烧室分为若干部分。
8.所述轴向滑动式隔板主要由隔板和密封圈组成。所述隔板侧面沿周向开有用于放置密封圈的槽。所述隔板靠近前一段发动机的表面开设有用于实现单向破碎的预制缺陷，所述预制缺陷的尺寸小于喷管喉部面积，以避免隔板破碎时形成的碎片堵塞喷管；预制缺陷破碎后形成的通气孔总面积大于喷管喉部面积，以避免燃气通道小造成壅塞。所述的密封圈置于隔板的密封圈槽中，用于封闭隔板与发动机壳体的间隙，保证避免前一段发动机工作时产生的燃气点燃后一段发动机装药。
9.通过轴向滑动式隔板向后一段发动机滑动，利用后一段发动机装药承受前一段发
动机工作时产生的压力，避免隔板破碎而导致后一段发动机装药被点燃；此外通过轴向滑动式隔板预制缺陷实现单向破碎保证后一段发动机正常工作，在较低(8mpa)的压强载荷下轴向滑动式隔板便会迅速沿预制缺陷破碎，使得后一段发动机的燃气顺利通过，同时轴向滑动式隔板碎片从喷管喷出；轴向滑动式隔板在燃烧室内的滑动不影响发动机工作，不破坏发动机结构。即通过预制缺陷的轴向滑动式隔板实现多脉冲固体火箭发动机多次关机和启动，合理分配推力及各脉冲间隔时间，实现发动机能量的最优管理。
10.作为优选，所述隔板选用满足承力要求的耐高温材料。作为进一步优选，所述隔板选用酚醛层压纸板材料
11.为了保证隔板承力强度，作为优选，对隔板薄弱环节进行局部加强。作为进一步优选，对隔板薄弱环节进行局部加强的方式包括：隔板边缘和表面交接处倒角，隔板表面薄弱处局部增加厚度。
12.作为优选，所述的密封圈采用成本低廉、耐高温的硅橡胶制品。
13.有益效果：
14.1、本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，利用轴向滑动式隔板，将固体火箭发动机的燃烧室分为若干部分，通过隔板轴向滑动承受前一段发动机工作时产生的压力，避免隔板破碎而导致后一段发动机装药被点燃；此外通过轴向滑动式隔板预制缺陷实现单向破碎保证后一段发动机正常工作，即通过预制缺陷的轴向滑动式隔板实现多脉冲固体火箭发动机多次关机和启动，合理分配推力及各脉冲间隔时间，实现发动机能量的最优管理。
15.2、现有技术中软质隔层对第二脉冲装药的药型设计有限制，复杂的燃面需要复杂的软质隔层，对点火需要进行特殊设计，本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，轴向滑动式隔板不影响后一段发动机装药燃面，对推进剂燃面无特殊要求，适合复杂的药型。
16.3、现有技术中,陶瓷和金属隔板质量大，喷射棒隔板由带孔的金属支架和插入孔内的多根喷射棒组成，结构质量大。本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，轴向滑动式隔板的结构材料为酚醛层压纸板材料，成本低廉、质量较轻，可有效减少发动机的消极质量。
17.4、现有技术中隔板通过支架支撑隔板和连接壳体，结构复杂，本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，由隔板和密封圈组成，隔板和燃烧室内壁面的间隙通过密封圈密封，在燃烧室压强的作用下可沿轴向滑动。下一段发动机装药可自由装填，隔板紧贴下一段发动机装药，不需要固定结构，安装方便。
18.5、本发明公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板，轴向滑动式隔板的结构材料为耐高温材料，在较低的厚度下实现较好的密封性和隔热性，显著提高装药填充系数，通过轴向滑动隔板沿轴向的自由滑动，能够实现多脉冲发动机装药的任意比例分割，合理分配推力及各脉冲间隔时间。
附图说明
19.图1是本发明的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动式隔板剖视图；
20.图2是本发明的隔板剖视图；
21.图3是本发明的隔板俯视图；
22.图4是本发明的轴向滑动式隔板双脉冲发动机示意图；
23.图5是本发明的轴向滑动式隔板双脉冲发动机后挡药板俯视图；
24.其中，1—第二脉冲点火器、2—前封头、3—弹性垫、4—发动机壳体、5—松木条、6—第二脉冲装药、7—隔板密封圈、8—隔板、9—第一脉冲装药、10—后挡药板、11—后密封圈、12—第一脉冲点火器、13—喷管、14—喷管堵盖。
具体实施方式
25.为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
26.实施例1：
27.如图4所示，本实施例公开的一种轴向滑动隔板式固体火箭双脉冲发动机，包括第二脉冲点火器1、前封头2、弹性垫3、发动机壳体4、松木条5、第二脉冲装药6、隔板密封圈7、隔板8、第一脉冲装药9、后挡药板10、后密封圈11、第一脉冲点火器12、喷管13、喷管堵盖14。第二脉冲点火器1设置在靠近第二脉冲装药6端，由前封头2旋入并固定。弹性垫3置于前封头2和第二脉冲装药6之间，减少第二脉冲装药6的震动。松木条5置于发动机壳体4与第二脉冲装药6和第一脉冲装药9之间，限制发动机装药沿径向的移动。隔板8下表面预先贴紧第二脉冲装药6，隔板密封圈7置于发动机壳体4和隔板6之间的侧向槽中。后挡药板10置于第一脉冲装药9和喷管12之间，用于限制第一脉冲装药9的晃动。第一脉冲装药9和第二脉冲装药6设计为自由装填式内外燃药柱。喷管13和发动机壳体4通过螺纹连接，后密封圈11置于发动机壳体4和喷管13的密封槽处。第一脉冲点火器12由喷管13收敛段处旋入并固定。喷管堵盖14置于喷管13扩张段处。
28.如图1所示，本实施例公开的一种适用于多脉冲固体火箭发动机的轴向滑动隔板由隔板和密封圈组成。轴向滑动式隔板的a处为隔板，采用酚醛层压纸板材料。轴向滑动式隔板的b处为密封圈，采用硅橡胶材料。
29.如图2所示，隔板的a处为侧向槽，用于放置隔板密封圈，隔板的b处为预制缺陷，用于隔板承受压力时单向破碎，预制缺陷呈倒直角三角形，宽2mm，深1mm。轴向滑动式隔板的c处为局部增强部位，用于加强隔板的薄弱环节，防止隔板承受第一脉冲压力时破碎。
30.如图3所示，隔板的预制缺陷为圆形，沿周向均布8处。破碎后形成的圆形碎片尺寸小于喷管喉部面积，可经由喷管喷出；破碎后形成的燃气通道总面积大于喷管喉部面积，防止第二脉冲装药产生燃气在燃烧室内发生壅塞。
31.第一脉冲发动机工作时，点火信号从发动机外部经点火线接入，并激发第一脉冲点火器12，点燃第一脉冲装药9，燃气经由喷管13喷出发动机外。轴向滑动式隔板8受燃气压强作用沿轴向向第二脉冲装药6端移动，并依靠第二脉冲装药6承受第一脉冲燃气的压强。实验中，轴向滑动式隔板可承受第一脉冲发动机工作时产生的12mpa压强，并有效密封第一脉冲发动机工作时产生的燃气。第一脉冲发动机工作结束后，延迟一定的时间，开始第二脉冲发动机的工作。第二脉冲发动机工作时，点火信号从发动机外部经点火线接入，并激发第二脉冲点火器1，点燃第二脉冲装药6并产生燃气。在第二脉冲发动机产生的燃气压强作用下，隔板沿预制缺陷破碎形成燃气通道。隔板碎片经由燃烧室和喷管喷出，隔板表面形成通
气孔，通气孔总面积大于喷管喉部面积。第二脉冲燃气经隔板通气孔后由喷管12喷出。实验中，在第二脉冲发动机产生的8mpa压强下可单向破碎，燃气可顺利通过。
32.如图5所示，后挡药板设计为圆孔辐射形，使第一脉冲发动机装药外燃面燃烧产生的燃气顺利流出，并且可以避免发动机工作过程中装药的移动。
33.上述实施例中的轴向滑动式隔板适用于多脉冲发动机。轴向滑动式隔板设于发动机燃烧室内，可满足多脉冲发动机依次工作的需求，在后一级发动机工作时，轴向滑动式隔板沿预制缺陷破碎，碎片并经由燃烧室和喷管喷出。通过轴向滑动式隔板可合理分配推力及各脉冲间隔时间，实现发动机能量的最优管理。轴向滑动式隔板适合复杂的药型，成本低廉、质量较轻，结构简单、安装方便。
34.以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。