CN112196692B - 一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，包括供电系统、燃气发生器与进气道、补燃室与尾喷管；燃气发生器包括燃气发生器壳体、导电组件与燃气发生器喷管，燃气发生器壳体内设有能够容纳富燃电控固体推进剂的推进剂容纳腔；导电组件包括导电正极、导电负极、连接供电系统、导电正极、富燃电控固体推进剂、导电负极的电路；导电正极与导电负极中至少一个的部分或全部为可燃电极。将电极可燃富燃电控固体推进剂概念应用于固体冲压发动机，有助于解决传统固体冲压发动机推力调节技术难度大；相比目前电控固体发动机，电极可燃能有效的提高发动机的装填比，有效降低推进剂燃烧过程短路风险，增强发动机的可控性。
Description
技术领域
本发明涉及固体火箭冲压发动机技术领域，具体是一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机。
背景技术
固体火箭发动机因其结构简单，使用方便、低成本、可靠性高等优势成为导弹武器的，被广泛用于各类导弹，各类战术、战略导弹动力系统。固体火箭冲压发动机将固体火箭发动机和冲压发动机组合，利用空气作为氧化剂，固体推进剂作为燃料，能实现导弹全程有动力飞行，极大提高了导弹的机动性、射程和快速突防能力。固体冲压发动机通常采用调节流量的方式来控制发动机推力。固体冲压发动机现有调节流量的方式通常为机械调节，推力调节范围较窄，且需要作动部件，如滑盘阀、气动针阀等。该种调节方法部分虽已应用于实际工程，但仍存在技术难度大、可靠性低等问题，无法保证导弹飞行全程中发动机具有较高的工作性能。
现阶段，以电控固体推进剂作为燃料的发动机的研究，主要是针对固体火箭发动机，还未见关于固体冲压发动机的公开报道。目前电控固体火箭发动机常采用多根电极排布方式，该种电极构型能有效的提高推进剂的燃烧效率。然而多电极构型增加发动机的结构体积质量、降低装药体积填充比和减少发动机的工作时间。此外，多电极构型还会增加推进剂燃烧过程产生的离子火焰在电场环境下导通而造成短路使得发动机不能正常工作的风险。同时，传统的固体冲压发动机的高能推进剂由于制药过程中高硼粉或是金属粉末含量会使药浆粘度过高、流动性差、固体粉末分散效果差，从而造成浇铸过程产生气泡、裂纹等，甚至无法浇铸。
发明内容
针对现有技术缺陷及需求背景，本发明提供一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，结合当前电控固体推进剂燃速可连续调节以固体冲压发动机动力装置的发展最新现状，率先将电极可燃富燃电控固体推进剂概念应用于固体冲压发动机，有助于解决传统固体冲压发动机推力调节技术难度大；相比目前电控固体发动机，电极可燃能有效的提高发动机的装填比，有效降低推进剂燃烧过程短路风险，增强发动机的可控性。
为实现上述目的，本发明提供一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，包括供电系统、燃气发生器以及依次相连的进气道、补燃室与尾喷管；
所述燃气发生器包括燃气发生器壳体、导电组件，所述燃气发生器壳体内设有能够容纳富燃电控固体推进剂的推进剂容纳腔，所述燃气发生器壳体上还设有朝向补燃室且与推进剂容纳腔连通的燃气发生器喷管，其中，燃气发生器设在飞行器内部，且燃气发生器喷管的出口位置稍后于进气道出口，即进气道出口的出口与补燃室的入口连通，燃气发生器喷管的出口位于补燃室内部且靠近进气道出口的位置。
所述导电组件包括导电正极与导电负极，所述富燃电控固体推进剂设在导电正极与导电负极之间，所述导电组件还包括连接供电系统、导电正极、富燃电控固体推进剂、导电负极的电路；
所述导电正极与导电负极中至少一个的部分或全部为可燃电极。
在其中一个实施例中，所述燃气发生器壳体为柱状结构，所述推进剂容纳腔为柱形腔，所述燃气发生器喷管沿燃气发生器壳体的轴向设在燃气发生器壳体的尾端；所述可燃电极嵌入连接在富燃电控固体推进剂内部，所述可燃电极包括隔离部与裸露部；
所述隔离部上包括有可燃绝缘层，以用于隔离富燃电控固体推进剂和可燃电极侧边，防止富燃电控固体推进剂整体导通；所述裸露部位于富燃电控固体推进剂且靠近燃气发生器喷管的位置，以用于实现富燃电控固体推进剂首次点火。
在其中一个实施例中，可燃绝缘层采用耐高温的高分子聚合物材料，如聚氯乙烯、聚乙烯醇、酚醛树脂、以及特氟龙中一种或两种的混合物。所述可燃绝缘层的厚度在 0.9mm～0.2mm之间。近燃气发生器喷管端的可燃电极留有0.1mm～0.5mm不涂覆绝缘层作为裸露部，用于实现推进剂首次点火。
在其中一个实施例中，所述燃气发生器还包括推进剂容纳腔外壳，所述推进剂容纳腔位于推进剂容纳腔外壳内部，所述燃气发生器壳体与推进剂容纳腔外壳之间设有绝缘绝热层。
在其中一个实施例中，所述导电正极与导电负极中的一个全部为可燃电极；所述导电正极与导电负极中的另一个的一部分为可燃电极，另一部分为推进剂容纳腔外壳。
在其中一个实施例中，所述导电组件还包括导电圆盘、绝缘件以及固定设在燃气发生器壳体内部的圆柱基座，所述圆柱基座与推进剂容纳腔外壳共同围成推进剂容纳腔，所述绝缘件设在导电圆盘与圆柱基座之间；
所述导电正极包括若干正极可燃电极棒，所述导电负极包括推进剂容纳腔外壳与若干负极可燃电极棒；所述圆柱基座上设有呈环形层状分布的第一通孔；所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在圆柱基座上单层的第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部；所述导电圆盘上设有若干与圆柱基座上双层的第一通孔对应的第二通孔，所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在第二通孔上，另一端穿过绝缘件、圆柱基座上双层的第一通孔后位于富燃电控固体推进剂内部，所述导电圆盘、圆柱基座均连接在电路上；或
所述导电负极包括若干负极可燃电极棒，所述导电正极包括推进剂容纳腔外壳与若干正极可燃电极棒；所述圆柱基座上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在圆柱基座上单层的第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部；所述导电圆盘上设有若干与圆柱基座上双层的第一通孔对应的第二通孔，所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在第二通孔上，另一端穿过绝缘件、圆柱基座上双层的第一通孔后位于富燃电控固体推进剂内部，所述导电圆盘、圆柱基座均连接在电路上。
在其中一个实施例中，所述导电正极与导电负极中的一个全部为可燃电极，另一个为推进剂容纳腔外壳。
在其中一个实施例中，所述导电组件还包括绝缘件以及固定设在燃气发生器壳体内部的固定件，所述固定件与推进剂容纳腔外壳共同围成推进剂容纳腔；
所述导电正极包括若干正极可燃电极棒，所述导电负极为推进剂容纳腔外壳；所述固定件上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部，所述绝缘件设在推进剂容纳腔外壳与正极可燃电极棒之间，所述固定件均连接在电路上；或
所述导电负极包括若干负极可燃电极棒，所述导电正极为推进剂容纳腔外壳；所述固定件上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部，所述绝缘件设在推进剂容纳腔外壳与负极可燃电极棒之间，所述固定件均连接在电路上。
在其中一个实施例中，所述可燃电极的材料采用铝、银、铜以及不锈钢中一种或两种以上的组合，所述可燃电极参与富燃电控固体推进剂的燃烧，在富燃电控固体推进剂燃烧推移后，可燃电极暴露在高温高压环境中与气相产物反应燃烧变成固相颗粒，随燃气从燃气发生器喷管喷出。
在其中一个实施例中，所述尾喷管为哑燃模态拉瓦尔喷管或是超燃模态的扩张喷管。
在其中一个实施例中，所述可燃电极为圆柱结构或圆台结构或泡沫结构。
在其中一个实施例中，所述供电系统是由直流电源和控制电源输出的控制器组成；当电源与燃气发生器之间的电路导通时，电源与导电正极、导电负极、富燃电控固体推进剂构成闭合回路，电源控制器则用于实时调节输出电压的大小从而改变富燃电控固体推进剂的燃烧速率，进而改变推力的大小。
在其中一个实施例中，富燃电控固体推进剂由氧化剂、粘合剂、金属燃料、增塑剂与容积构成，其中，氧化剂为硝酸羟胺、高氯酸锂、高氯酸钠、高氯酸钾、高氯酸钡中的一种或多种组合，粘合剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、聚氧化乙烯或聚醋酸乙烯酯一种或多种组合；金属燃料为硼粉、镁粉、铝粉的一种或多种组合；增塑剂为甲基硅油、甘油、聚乙二醇的一种或多种组合；溶剂为水、乙醇或乙酸乙酯中的一种或多种组合。进一步优选地，粘合剂为粉末状，且其粒径大小为150～300目。金属燃料的粒径为100nm～5μm。
在其中一个实施例中，在导电正极和/或导电负极中的可燃电极均以多根正极可燃电极棒/负极可燃电极棒的形式呈现，且导电正极或导电负极中的多根可燃电极棒可采用多根电极同轴分布、网状电极、泡沫电极中的一种具体实施形式。
本发明的工作原理为：富燃电控固体推进剂通过供电系统通电，在燃气发生器中燃烧，产生高温富燃燃气，富燃燃气经燃气发生器喷管高速喷入补燃室。进气道内来流空气喷入补燃室与高温富燃燃气掺混进行二次燃烧，燃烧产生的高温高压气体经尾喷管膨胀喷出，产生推力。
相较于现有技术，本发明提供的一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、本发明公开了一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，取代传统固体冲压发动机高能点火器，将可燃电极直接作为点火器，而不需要携带额外点火器，且点火方式采用电点火，由于推进剂较为顿感，其点火方式安全可靠。
2、本发明公开了一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其中可燃电极可以选用高能金属材料铝、银、铜以及不锈钢等一种或多种，在富燃电控固体推进剂燃烧推移时处于高温高压环境被烧蚀，从而参与气相燃烧反应。一方面可燃电极起到点火和控制燃速作用，另一方面电极可燃能有效减小体积结构质量、提高发动机总冲。
3、本发明公开了一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，通过采用可燃电极可有效避免富燃电控固体推进剂燃烧产生的离子焰在电场环境导通造成短路而使发动机不能正常工作的危险。
4、本发明公开了一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，可通过设计可燃电极，增加富燃电控固体推进剂药浆硼粉或是金属含量，从而提高富燃电控固体推进剂的比冲。
5、本发明公开了一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，可通过调节导电正极与导电负极两端电压大小改变富燃电控固体推进剂燃速从而实现发动机推力连续实时调节，解决了传统固体冲压发动机流量调节机构复杂，调节技术难度大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机的结构示意图；
图2为本发明实施例1中电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机燃气发生器的结构示意图；
图3为本发明实施例1中正圆盘电极的左示图；
图4为本发明实施例1中正圆盘电极的正示图；
图5为本发明实施例1中负圆盘电极的左示图；
图6为本发明实施例1中负圆盘电极的正示图；
图7为本发明实施例1中正圆盘电极、负圆盘电极、陶瓷绝缘件安装结构图。
图8为本发明实施例2中圆台可燃电极结构图。
图9为本发明实施例2中单根圆台可燃电极的左视图；
图10为本发明实施例2中单根圆台可燃电极的正视图。
附图标号说明：1-燃气发生器、2-供电系统、3-进气道、4-补燃室、5-尾喷管、6-燃气发生器壳体、7-推进剂容纳腔、8-推进剂容纳腔外壳、9-可燃电极、10-电极绝缘层、11-绝缘绝热材料、12-燃气发生器喷管、13-正圆盘电极、14-负圆盘电极、15-陶瓷绝缘件、16- 圆柱基座、17-导电圆盘、18-接线柱、19-绝缘件、20-固定件。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本实施例通过采用可燃电极控制富燃电控固体推进剂燃烧电路中的导电正极和/或导电负极，可燃电极的材料采用铝、银、铜以及不锈钢中一种或两种以上的组合。在富燃电控固体推进剂燃烧过程中，可燃电极参与反应，成为富燃电控固体推进剂燃烧的一部分，大大增加了发动机总冲并减小了结构质量。相比目前研究中电控固体发动机，可燃电极的设计不仅提高了发动机的装填比，增强富燃电控固体推进剂的可控性，降低富燃电控固体推进剂电控燃烧过程中短路现象，还可以通过改变施加的电压控制富燃电控固体推进剂燃速。
本实施例中，在导电正极和/或导电负极中的可燃电极均以多根正极可燃电极棒/负极可燃电极棒的形式呈现，且导电正极或导电负极中的多根可燃电极棒可采用多根电极同轴分布、网状电极、泡沫电极中的一种分布在燃气发生器内部的推进器容纳腔。
本实施例中，燃气发生器与补燃室同轴，采用同轴安装的燃气发生器结构可充分提高发动机内部装药空间的体积利用率，携带更多推进剂，增加火箭的射程。
本发明共有3个具体实施案例，分别为实施例1、实施例2以及实施例3，其中实施例1为正负圆盘可燃电极结构、实施例2为圆台可燃电极结构、实施例3为网状可燃电极结构。
实施例1
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
参见如图1，所示的实施例1中交错式多根可燃电极、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机。交错式多根可燃电极构型结构主要是为了通电点火过程使富燃电控固体推进剂端面的电流密度能较为均匀，使燃烧更为均匀。具体结构包括：
燃气发生器1、供电系统2、进气道3、补燃室4与尾喷管5。其燃气发生器1包括燃气发生器壳体6、推进剂容纳腔7、推进剂容纳腔外壳8、可燃电极9、可燃绝缘层10、绝缘绝热层11和燃气发生器喷管12。
燃气发生器壳体6和推进剂容纳腔外壳8之间填充绝缘绝热层11，推进剂容纳腔外壳 8和可燃电极9之间设有容纳富燃固体推进剂腔7，即如图2所示。
燃气发生器上设有并未展示的电控固体推进剂；富燃电控固体推进剂由质量分数为30％硝酸羟胺、4％高氯酸钡、35％硼粉(粒径为100nm)、8％水、3％甘油和聚乙二醇(其中以质量分数1:1混合)、20％聚乙烯醇(粒径为150目)构成；
在实施例1中，可燃电极9包括若干正极可燃电极棒与若干负极可燃电极棒，其中，正极可燃电极棒与负极可燃电极棒均为铝电极；推进剂容纳腔外壳8与所有的正极可燃电极棒构成导电正极，所有的负极可燃电极棒构成导电负极；正极可燃电极棒、负极可燃电极棒均采用多根铝电极结构，采用双圆盘电极结构，分成正圆盘电极13和负圆盘电极14。正负电极采用交错排布，使得推进剂端面燃烧较为均匀。
可燃电极表面均包覆可燃绝缘层10，且靠近燃气发生器喷管12端的可燃电极留有0.3 mm不涂覆可燃绝缘层10，用于实现首次点火。其中，可燃绝缘层10采用聚氯乙烯材料，厚度为0.12mm。
正圆盘电极13如图3所示，包括多根正极可燃电极棒和圆柱基座16；
圆柱基座16如图4所示，圆柱基座16一侧设有多个第一通孔，呈环形层状分布，由中心向周围成辐射状排布第一通孔：最中心设置1个第一通孔；第二层以中心的第一通孔为圆心，间距3mm，呈90度分布4个第一通孔；第三层以中心的第一通孔为圆心，间距 6mm，呈45度分布分布8个第一通孔；第四层以中心的第一通孔为圆心，间距9mm，呈 22.5度分布分布16个第一通孔；所示多根正极可燃电极棒固定在第一层和第三层通孔上；第二层和第四层通孔则用于通过多个负极可燃电极棒。圆柱基座16的另一侧具有凹腔，用于嵌入陶瓷绝缘件15。进一步具体的，圆柱基座16侧面配有外螺纹，与推进剂容纳腔外壳8内螺纹配合连接，接电源正极。
负圆盘电极14如图5所示，包括多根负极可燃电极棒、导电圆盘17和接线柱18。多根负极可燃电极棒以图6所示，通过导电圆盘17上的第二通孔对应上述圆柱基座第一通孔的第二层和第四层排布，多根负极可燃电极棒固定连接在导电圆盘17的一侧，接线柱 18固定在导电圆盘17另一侧，且接线柱18接电源负极。
陶瓷绝缘件15位于正负圆盘电极之间，并设与负圆盘电极个数相匹配的通孔，用于进行绝缘隔离。如图7所示，陶瓷绝缘件15一端嵌入圆柱基座16的凹腔，另一端连接导电圆盘17。负圆盘电极14上的多根负极可燃电极棒依次穿过陶瓷绝缘件15与圆柱基座 16的第一通孔，深入富燃容纳腔中且朝向燃气发生器喷管12。
上述交错式多根可燃电极、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机的工作过程为：多根铝电极采用正负电极圆周交错排布。即每一层电极极性相同，相邻层电极极性相反，推进剂容纳腔外壳电极极性为正，圆柱基座16上最外层第一通孔的电极电压为负，次外层第一通孔的电极电压为正，依次类推。供电系统2供电给推进剂容纳腔外壳8和接线柱18，未涂覆可燃绝缘层10的可燃铝电极与富燃电控固体推进剂反应，点燃推进剂。燃烧过程中可燃绝缘层10燃速快于推进剂与电极燃烧速度，从而保证可燃电极与电控固体推进剂在端面始终接触。推进剂燃烧后燃气发生器1内高温高压环境使得多根铝电极与推进剂燃气反应变成固体颗粒，随富燃燃气喷入补燃室4，富燃燃气与进气道3的来流空气在补燃室4进行掺混二次燃速，经尾喷管5拉瓦喷管喷出。此外，可根据实时工况，调节供电系统2电压大小控制富燃电控固体推进剂的燃速，以实现推力实时连续调节。
实施例2
本实施例是一种多根圆台电极可燃、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机。圆台电极主要针对较长的燃气发生器，由于可燃电极长时间通电，热积累容易造成可燃电极燃速快于富燃电控推进剂或是可燃电极熔化等问题，圆台结构的可燃电极则能有效解决此类问题，同时便于可燃电极更好参与燃烧。富燃电控冲压发动机结构见图1。燃气发生器1参见图8，具体结构包括：
燃气发生器壳体6、推进剂容纳腔外壳8和可燃电极9。燃气发生器壳体6和推进剂容纳腔外壳8之间填充绝缘绝热层11，推进剂容纳腔外壳8和可燃电极9之间设有容纳富燃固体推进剂腔7。
燃气发生器1上设有并未展示的电控固体推进剂；富燃电控固体推进剂由质量分数为 17％硝酸羟胺、14％高氯酸锂、33％硼粉(粒径为100nm)、5％镁粉、8％水、3％甲基硅油和聚乙二醇(其中以质量分数1:1混合)、20％聚乙烯醇和聚氧化乙烯(质量比为5:1，粒径为均为300目)构成。
推进剂容纳腔外壳8环绕在推进剂容纳腔7的周围，可燃电极9插装在富燃电控固体推进剂内。具体的，在实施例2中，可燃电极9包括若干负极可燃电极棒，其中，负极可燃电极棒为铝电极。推进剂容纳腔外壳8构成导电正极，所有的负极可燃电极棒构成导电负极。
推进剂容纳腔外壳8下端内表面设有内螺纹，与电源正极相连；推进剂容纳腔外壳8 与可燃电极9通过绝缘件19固定连接；绝缘件19位于推进剂容纳腔7内，两端分别嵌入推进剂容纳腔外壳8的内壁；绝缘件19上开设与可燃电极9数量相同的通孔，可燃电极9 穿过通孔插装在富燃电控固体推进剂内。
可燃电极9中的多根负极可燃电极棒采用多根铝电极并联式结构，负极可燃电极棒的一端连接在固定件上，另一端深入富燃容纳腔中且朝向燃气发生器喷管12；可燃电极如图 9-10所示，包括多根圆台结构的铝电极、绝缘件19；其中，铝电极采用圆台电极，即近燃气发生器喷管12端的负极可燃电极棒直径小于近固定件端负极可燃电极棒直径1mm。其中，固定件20连接电源负极。
负极可燃电极棒表面均包覆一层可燃绝缘层10，且靠近燃气发生器喷管12端的电极留有0.5mm不涂覆绝缘层，用于实现首次点火。可燃绝缘层10采用聚乙烯醇和聚四氟乙烯混合材料，厚度为0.15mm。
多根圆台电极可燃、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机的工作过程为：供电系统2供电给推进剂容纳腔外壳8(正极)和固定件20(负极)，未涂覆绝缘层的可燃铝电极与富燃电控固体推进剂反应，点燃推进剂。燃烧过程中可燃绝缘层10燃速快于推进剂与电极燃烧速度，从而保证可燃电极与电控固体推进剂在端面始终接触。推进剂燃烧后燃气发生器1内高温高压环境使得多根铝电极与推进剂燃气反应变成固体颗粒，随富燃燃气喷入补燃室4，富燃燃气与进气道3的来流空气在补燃室4进行掺混二次燃速，经尾喷管 5拉瓦喷管喷出。此外，可根据实时工况，调节供电系统2电压大小控制富燃电控固体推进剂的燃速，以实现推力实时连续调节。
实例3
本实施例是一种泡沫电极可燃、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机。可燃泡沫电极主要针对大直径的燃气发生器，一方面可燃泡沫电极均匀分布在推进剂中，使得推进剂端面燃烧更均匀，另一方面可燃泡沫电极较为容易烧蚀，便于与富燃燃气反应。富燃电控固体冲压发动机结构如图1。燃气发生器1包括：
燃气发生器壳体6、推进剂容纳腔外壳8和可燃泡沫铝电极。燃气发生器壳体6和推进剂容纳腔外壳8之间填充绝缘绝热层11，推进剂容纳腔外壳8和可燃泡沫铝电极之间设有容纳富燃固体推进剂腔7。
燃气发生器上设有并未展示的电控固体推进剂；富燃电控固体推进剂由质量分数为30％高氯酸锂、40％硼粉(粒径为100nm)、7％水、3％甲基硅油和聚乙二醇(其中以质量分数 1:1混合)、20％聚乙烯醇和聚氧化乙烯(质量比为5:1，粒径为均为300目)组成。
推进剂容纳腔外壳8环绕在推进剂容纳腔7的周围，可燃泡沫铝电极插装在富燃电控固体推进剂内。推进剂容纳腔外壳8下端内表面设有内螺纹，与电源正极相连；推进剂容纳腔外壳8与可燃泡沫铝电极通过耐高温绝缘件固定连接；耐高温绝缘件位于推进剂容纳腔7内，两端分别嵌入推进剂容纳腔外壳8的内壁；可燃泡沫铝电极采用铝金属，孔径分布在0.5mm～5mm之间，可燃泡沫铝电极一端固定在导电件上，另一端穿过耐高温绝缘件深入富燃容纳腔中且朝向燃气发生器喷管；且导电件连接电源负极。
可燃泡沫铝电极通过浸渍法表面均匀包覆一层可燃绝缘层，且靠近燃气发生器喷管12 端的电极留有1mm不涂覆可燃绝缘层，用于实现首次点火。其中，可燃绝缘层10采用聚四氟乙烯混合材料，厚度为控制在0.15mm～0.2mm之间。
泡沫电极可燃、推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机的工作过程为：供电系统2 供电给推进剂容纳腔外壳8(正极)和导电件(负极)，未涂覆绝缘层的可燃泡沫铝电极与富燃电控固体推进剂反应，点燃推进剂。燃烧过程中可燃绝缘层10燃速快于推进剂与电极燃烧速度，从而保证可燃电极与电控固体推进剂在端面始终接触。推进剂燃烧后燃气发生器1内高温高压环境使得可燃泡沫铝电极与推进剂燃气反应变成固体颗粒，随富燃燃气喷入补燃室4，富燃燃气与进气道3的来流空气在补燃室4进行掺混二次燃速，经尾喷管 5扩张喷管喷出。此外，可根据实时工况，调节供电系统2电压大小控制富燃电控固体推进剂的燃速，以实现推力实时连续调节。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，包括供电系统、燃气发生器以及依次相连的进气道、补燃室与尾喷管；
所述燃气发生器包括燃气发生器壳体、导电组件，所述燃气发生器壳体内设有能够容纳富燃电控固体推进剂的推进剂容纳腔，所述燃气发生器壳体上还设有朝向补燃室且与推进剂容纳腔连通的燃气发生器喷管；
所述导电组件包括导电正极与导电负极，所述富燃电控固体推进剂设在导电正极与导电负极之间，所述导电组件还包括连接供电系统、导电正极、富燃电控固体推进剂、导电负极的电路；
所述导电正极与导电负极中至少一个的部分或全部为可燃电极，包括以下两种情况：
第一种：所述导电正极与导电负极中的一个全部为可燃电极；所述导电正极与导电负极中的另一个的一部分为可燃电极，另一部分为推进剂容纳腔外壳，具体地：
所述导电组件还包括导电圆盘、绝缘件以及固定设在燃气发生器壳体内部的圆柱基座，所述圆柱基座与推进剂容纳腔外壳共同围成推进剂容纳腔，所述绝缘件设在导电圆盘与圆柱基座之间；
所述导电正极包括若干正极可燃电极棒，所述导电负极包括推进剂容纳腔外壳与若干负极可燃电极棒；所述圆柱基座上设有呈环形层状分布的第一通孔；所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在圆柱基座上单层的第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部；所述导电圆盘上设有若干与圆柱基座上双层的第一通孔对应的第二通孔，所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在第二通孔上，另一端穿过绝缘件、圆柱基座上双层的第一通孔后位于富燃电控固体推进剂内部，所述导电圆盘、圆柱基座均连接在电路上；或
所述导电负极包括若干负极可燃电极棒，所述导电正极包括推进剂容纳腔外壳与若干正极可燃电极棒；所述圆柱基座上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在圆柱基座上单层的第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部；所述导电圆盘上设有若干与圆柱基座上双层的第一通孔对应的第二通孔，所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在第二通孔上，另一端穿过绝缘件、圆柱基座上双层的第一通孔后位于富燃电控固体推进剂内部，所述导电圆盘、圆柱基座均连接在电路上；
第二种：所述导电正极与导电负极中的一个全部为可燃电极，另一个为推进剂容纳腔外壳，具体地：
所述导电组件还包括绝缘件以及固定设在燃气发生器壳体内部的固定件，所述固定件与推进剂容纳腔外壳共同围成推进剂容纳腔；
所述导电正极包括若干正极可燃电极棒，所述导电负极为推进剂容纳腔外壳；所述固定件上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述正极可燃电极棒的一端嵌入连接在第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部，所述绝缘件设在推进剂容纳腔外壳与正极可燃电极棒之间，所述固定件均连接在电路上；或
所述导电负极包括若干负极可燃电极棒，所述导电正极为推进剂容纳腔外壳；所述固定件上设有若干呈环形层状分布的第一通孔；所述负极可燃电极棒的一端嵌入连接在第一通孔上，另一端位于富燃电控固体推进剂内部，所述绝缘件设在推进剂容纳腔外壳与负极可燃电极棒之间，所述固定件均连接在电路上。
2.根据权利要求1所述电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，所述燃气发生器壳体为柱状结构，所述推进剂容纳腔为柱形腔，所述燃气发生器喷管沿燃气发生器壳体的轴向设在燃气发生器壳体的尾端；所述可燃电极嵌入连接在富燃电控固体推进剂内部，所述可燃电极包括隔离部与裸露部；
所述隔离部上包括有可燃绝缘层，以用于隔离富燃电控固体推进剂和可燃电极侧边，防止富燃电控固体推进剂整体导通；所述裸露部位于富燃电控固体推进剂且靠近燃气发生器喷管的位置，以用于实现富燃电控固体推进剂首次点火。
3.根据权利要求1所述电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，所述燃气发生器还包括推进剂容纳腔外壳，所述推进剂容纳腔位于推进剂容纳腔外壳内部，所述燃气发生器壳体与推进剂容纳腔外壳之间设有绝缘绝热层。
4.根据权利要求1至3任一项所述电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，所述可燃电极的材料采用铝、银、铜以及不锈钢中一种或两种以上的组合，所述可燃电极参与富燃电控固体推进剂的燃烧，在富燃电控固体推进剂燃烧推移后，可燃电极暴露在高温高压环境中与气相产物反应燃烧变成固相颗粒，随燃气从燃气发生器喷管喷出。
5.根据权利要求1至3任一项所述电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，所述尾喷管为哑燃模态拉瓦尔喷管或是超燃模态的扩张喷管。
6.根据权利要求1至3任一项所述电极可燃推力连续可调的富燃电控固体冲压发动机，其特征在于，所述可燃电极为圆柱结构或圆台结构或泡沫结构。
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