CN107620652B - 一种多脉冲推力可调固体推进器 - Google Patents

Abstract

一种多脉冲推力可调固体推进器，包括电控固体推进剂单元、外电极、内电极、绝缘层、绝热层、燃烧室、喷管；所述燃烧室内设置有外电极；所述外电极是在一个整体金属圆柱体的基础上，均匀布置多个圆孔空间，用于分别放置多个圆管状的电控固体推进剂单元；所述内电极由多根金属圆柱体组成，分别嵌入对应的多个圆管状电控固体推进剂单元内，每个电控固体推进剂单元分别与外电极和对应的内电极紧密接触。本发明的每个内电极与外电极连接组成1个控制电路，通过控制各个电路的通断，进而控制各个电控固体推进剂单元的点火、燃烧和熄火。制内、外电极两端的电压大小，进而控制每个推进剂单元的燃烧速率，使得在每个工作脉冲内，推进器的推力是可调的。

Description

一种多脉冲推力可调固体推进器

技术领域

本发明涉及一种采用电控固体推进剂的推进器，尤其涉及多脉冲、推力可控的固体推进器，属于固体脉冲发动机领域。

背景技术

固体火箭发动机难以实现多次启动，推力难以控制。目前，关于推力可调固体发动机主要包括喷管喉部面积可调固体发动机、分段装药预制多级推力发动机、固体脉冲发动机和可熄火固体发动机，但这些发动机均不能实现连续性多次启动和推力主动随机控制。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足，而提供一种多脉冲推力可调固体推进器，使用方便、获得多脉冲、可调的推力。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：包括电控固体推进剂单元、外电极、内电极、绝缘层、绝热层、燃烧室、喷管；所述燃烧室内设置有外电极；所述外电极是在一个整体金属圆柱体的基础上，均匀布置多个圆孔空间，用于分别放置多个圆管状的电控固体推进剂单元；所述内电极由多根金属圆柱体组成，分别嵌入对应的多个圆管状电控固体推进剂单元内，每个电控固体推进剂单元分别与外电极和对应的内电极紧密接触。

所述燃烧室为一圆筒形，燃烧室一端的筒口处装有喷管，燃烧室另一端设有导线孔，与外部电源连接的导线，经过导线孔，通过航空插头与外电极和内电极连接。

所述绝热层、绝缘层组成绝热绝缘层二，绝热绝缘层二设置于外电极外壁与燃烧室内壁之间，所述绝热层位于绝缘层内侧。

所述绝热层、绝缘层组成绝热绝缘层一，绝热绝缘层一设置于外电极一端。

所述绝热绝缘层一上设有多个与圆孔空间相对应的通孔，通孔与圆孔空间组成完整的内电极定位孔，内电极插装于内电极定位孔处。

所述外电极两端经挡环与燃烧室相抵。

每个内电极都设置引线圆柱，外电极中心设置引线柱，采用外部航空插头把每个内电极与外电极和外部电源连接成一个控制电路，内电极总数与控制电路总数相同，每个电路控制对应的内电极与外电极之间的电路通断和电压大小，进而控制对应的电控固体推进剂单元的燃烧状态。

本发明的工作过程为：按需求接通某一控制电路，在外电极和该控制电路控制的内电极之间加载一定的电压，与该内电极接触的电控固体推进剂单元点火燃烧，燃气经喷管膨胀加速产生推力；燃烧过程中可以通过改变电压大小调节推进剂的燃速，进而改变推力大小；按推力需求依次接通其他控制电路，分别控制其他电控固体推进剂单元燃烧，从而产生多组脉冲推力，每个脉冲内推力是可调的。

本发明中的电控固体推进剂单元是一种能够导电的燃烧可控固体推进剂，电控固体推进剂单元在通电条件下，加载一定电压，能够实现点火；燃烧过程中通过控制电压大小调节推进剂的燃速，切断电源时推进剂熄灭，可实现多次点火和熄火。本发明的有益效果：

本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器，可通过电压控制推进器的推力，推进器的整个工作过程都可通过电压控制。

本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器，通过控制各推进剂单元的通电状态，使得不同的推进剂单元燃烧工作，能够获得多脉冲推力。

本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器，在燃烧过程中，通过改变加载在各推进剂单元上的电压大小调节燃烧速率，使得每个工作脉冲内，推进器的推力是可调的。

本发明可用于小卫星、小型航天器要求推进器具有多次启动、推力可调的动力装置。

附图说明

图1为本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器的剖视图。

图2为本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器的装药端面图。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明做进一步的说明。

图1、2中，本发明公开的一种多脉冲推力可调固体推进器，包括6个电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f，外电极（也称电极基座）2，内电极3a、3b、3c、3d、3e、3f，绝缘层4、绝热层5、燃烧室6、喷管7、后挡环8、前挡环9。本发明燃烧室6为一圆筒形，燃烧室6一端的筒口处装有喷管7，燃烧室6另一端设有导线孔。燃烧室6内腔设置有外电极2，外电极2为圆柱形，外电极2内设置有6个圆孔空间，圆孔空间轴向设置于外电极2内，6个圆孔空间均匀设置于外电极2同一圆周上。绝热绝缘层一为台阶形圆柱体，外电极2左端径向设有与绝热绝缘层一配合装配的台阶形定位槽，绝热绝缘层一沿外电极2径向方向装于台阶形定位槽，绝热绝缘层一上设有6个与圆孔空间相对应的通孔，通孔与圆孔空间组成完整的内电极定位孔，内电极3插装于内电极定位孔处，电控固体推进剂单元1设置于内电极3与圆孔空间之间，外电极2外壁与燃烧室6内壁之间设有绝热绝缘层二。绝热绝缘层二沿外电极2轴向设置。外电极2两端经前挡环9、后挡环8与燃烧室6相抵。绝缘层4和绝热层5组成绝热绝缘层。本发明中，绝热绝缘层一和绝热绝缘层二均简称为绝热绝缘层。

本发明的电控固体推进剂具有良好的导电性，加载一定电压推进剂能够点火，改变电压大小能够调节推进剂燃烧速率，切断电源，推进剂能够立即熄火。电控固体推进剂由6个独立的推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f组成，并与内电极3和外电极2时刻保持接触。外电极2在一个整体金属圆柱体的基础上，均匀布置6个圆孔空间，用于分别放置电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f。内电极3由多根金属圆柱体组成，3a、3b、3c、3d、3e、3f，分别嵌入电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f内，每个内电极3与外电极2连接组成一个控制电路，通过控制各电路的通断，进而控制各个电控固体推进剂单元的点火、燃烧和熄火。绝缘层4用于隔绝外电极2与燃烧室6，防止短路、漏电。绝热层5用于隔绝外电极2与燃烧室6，防止推进器工作时燃烧室过热。燃烧室6用于放置电控固体推进剂1、外电极2、内电极3、绝缘层4、绝热层5，后挡环8和前挡环9，并与喷管7收敛段连接形成推进器工作时的推进剂燃烧的燃烧室。喷管7用于燃烧气体的膨胀加速，进而产生推力。喷管7通过螺纹与燃烧室6外壁固定连接。后挡环8用于固定电极基座，防止外电极2向燃烧室尾部移动。前挡环9用于固定电极基座，防止外电极2向喷管部位移动。

本发明的一种多脉冲推力可调固体推进器的工作过程为：

电控固体推进剂由电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f组成，所述的外电极2在一个整体金属圆柱体的基础上，均匀布置多个圆孔空间，用于放置电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f。 所述的内电极3a、3b、3c、3d、3e、3f由多根金属圆柱体组成，分别嵌入电控固体推进剂单元1a、1b、1c、1d、1e、1f内。每个内电极与外电极连接组成1个控制电路，通过控制各个电路的通断，进而控制各个电控固体推进剂单元的点火、燃烧和熄火。内电极3a和外电极2组成控制电路1，内电极3b和外电极2组成控制电路2，内电极3c和共用外电极2组成控制电路3，内电极3d和外电极2组成控制电路4，内电极3e和外电极2组成控制电路5，内电极3f和外电极2组成控制电路6。按需求接通电路1，使得电路1控制的相应的电控固体推进剂单元1a点火燃烧，燃气经喷管膨胀加速产生推力；燃烧过程中可以通过改变电压改变推进剂的燃速，进而改变推力，即电路1控制电控固体推进剂单元1a，产生一组脉冲、可调推力。按推力需求依次接通各电路2、3、4、5、6，分别控制电控固体推进剂单元1b、1c、1d、1e、1f点火和燃烧，从而产生6组脉冲推力，每个脉冲内推力是可调的。

以上实施例仅为本发明的一个具体实施例而已，并非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。

Claims (7)

1.一种多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：包括电控固体推进剂单元（1）、外电极（2）、内电极（3）、绝缘层（4）、绝热层（5）、燃烧室（6）、喷管（7）；所述燃烧室（6）内设置有外电极（2）；

所述外电极（2）是在一个整体金属圆柱体的基础上，均匀布置多个圆孔空间，用于分别放置多个圆管状的电控固体推进剂单元（1）；

所述内电极（3）由多根金属圆柱体组成，分别嵌入对应的多个圆管状电控固体推进剂单元内，每个电控固体推进剂单元分别与外电极和对应的内电极紧密接触；

每个内电极（3）都设置引线圆柱，外电极（2）中心设置引线柱，采用外部航空插头把每个内电极（3）与外电极（2）和外部电源连接成一个控制电路，内电极总数与控制电路总数相同，每个电路控制对应的内电极与外电极之间的电路通断和电压大小，进而控制对应的电控固体推进剂单元的燃烧状态；

电控固体推进剂单元在通电条件下，加载一定电压，能够实现点火；燃烧过程中通过控制电压大小调节推进剂的燃速，切断电源时推进剂熄灭，可实现多次点火和熄火。

2.根据权利要求1所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：所述燃烧室（6）为一圆筒形，燃烧室（6）一端的筒口处装有喷管（7），燃烧室（6）另一端设有导线孔。

3.根据权利要求1所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：所述绝热层（5）、绝缘层（4）组成绝热绝缘层二，绝热绝缘层二设置于外电极（2）外壁与燃烧室（6）内壁之间，所述绝热层（5）位于绝缘层（4）内侧。

4.根据权利要求1所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：所述绝热层（5）、绝缘层（4）组成绝热绝缘层一，绝热绝缘层一设置于外电极（2）一端。

5.根据权利要求4所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：所述绝热绝缘层一上设有多个与圆孔空间相对应的通孔，通孔与圆孔空间组成完整的内电极定位孔，内电极（3）插装于内电极定位孔处。

6.根据权利要求1所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：所述外电极（2）两端经挡环与燃烧室（6）相抵。

7.根据权利要求1所述的多脉冲推力可调固体推进器，其特征在于：工作过程为：按需求接通某一控制电路，在外电极（2）和该控制电路控制的内电极（3）之间加载一定的电压，与该内电极接触的电控固体推进剂单元点火燃烧，燃气经喷管膨胀加速产生推力；燃烧过程中可以通过改变电压大小调节推进剂的燃速，进而改变推力大小；按推力需求依次接通其他控制电路，分别控制其他电控固体推进剂单元燃烧，从而产生多组脉冲推力，每个脉冲内推力是可调的。

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