RU2269024C1 - Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine - Google Patents
Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269024C1 RU2269024C1 RU2004116057/06A RU2004116057A RU2269024C1 RU 2269024 C1 RU2269024 C1 RU 2269024C1 RU 2004116057/06 A RU2004116057/06 A RU 2004116057/06A RU 2004116057 A RU2004116057 A RU 2004116057A RU 2269024 C1 RU2269024 C1 RU 2269024C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- charge
- igniter
- combustion
- ignition
- tube
- Prior art date
Links
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к ракетным двигателям твердого топлива (РДТТ) и способам воспламенения их зарядов.The invention relates to the field of rocket technology, namely to rocket engines of solid fuel (solid propellant rocket engines) and methods for igniting their charges.
Известен способ воспламенения заряда ракетного двигателя твердого топлива, выбранный за прототип, включающий зажжение и горение воспламенителя, распространение его продуктов горения вдоль заряда, нагрев его поверхности и воспламенение за счет тепла газов воспламенителя, который располагается обычно у переднего дна камеры сгорания [Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. М.Е.Серебряков - М.: Оборонгиз, 1962, стр.255]. Способ реализуется ракетным двигателем твердого топлива, содержащим камеру сгорания с сопловым блоком, воспламенитель и многошашечный заряд с опорными решетками. Воспламенитель, имеющий тонкостенный корпус из алюминиевого сплава, внутри которого помещен дымный ружейный порох или пиротехнический состав, расположен у переднего дна камеры сгорания на ее оси [Основы устройства и конструирования летательных аппаратов. В.Н.Новиков, Б.М.Авхимович, В.Е.Вейтин - М.: Машиностроение, 1991, стр.119, 127]. Данное расположение воспламенителя обеспечивает надежное зажжение заряда малого относительного удлинения (отношение длины шашки к ее наружному диаметру L/D≤3÷5), так как продукты горения воспламенителя омывают всю поверхность заряда, и надежную работу двигателя при отсутствии жестких требований по разбросам выходных характеристик.A known method of igniting the charge of a rocket engine of solid fuel, selected for the prototype, including ignition and combustion of the igniter, the distribution of its combustion products along the charge, heating its surface and ignition due to the heat of the gases of the igniter, which is usually located at the front bottom of the combustion chamber [Internal ballistics of barrel systems and powder rockets. M.E.Serebryakov - M .: Oborongiz, 1962, p. 255]. The method is implemented by a solid fuel rocket engine containing a combustion chamber with a nozzle block, an igniter and a multi-cup charge with support grids. An igniter having a thin-walled body made of aluminum alloy, inside of which is placed smoke gun powder or a pyrotechnic composition, is located at the front bottom of the combustion chamber on its axis [Fundamentals of the design and construction of aircraft. V.N. Novikov, B.M. Avkhimovich, V.E. Veitin - M.: Mechanical Engineering, 1991, p. 119, 127]. This arrangement of the igniter provides reliable ignition of the charge of small elongation (the ratio of the length of the block to its outer diameter L / D≤3 ÷ 5), since the products of ignition of the igniter wash the entire surface of the charge, and reliable operation of the engine in the absence of strict requirements for the dispersion of output characteristics.
Однако при воспламенении известным способом заряда из тонкостенных шашек большого относительного удлинения (когда отношение длины шашки к ее наружному диаметру L/D>7) по длине заряда возникает значительный перепад давления, под действием которого частично разрушаются торцевые опорные поверхности шашек заряда в местах их контакта с задней опорной решеткой. Это приводит к произвольному увеличению поверхности горения заряда, созданию запредельного давления в камере сгорания двигателя и, как следствие, к разрушению двигателя. Возможное уменьшение массы воспламенителя снижает перепад давления по длине заряда, но одновременно снижается и надежность воспламенения заряда при отрицательных температурах.However, when a charge is ignited in a known manner from thin-walled checkers of large relative elongation (when the ratio of the length of the block to its outer diameter L / D> 7), a significant pressure drop occurs over the length of the charge, under which the end supporting surfaces of the charge blocks partially break in contact with back support lattice. This leads to an arbitrary increase in the surface of the combustion of the charge, the creation of a prohibitive pressure in the combustion chamber of the engine and, as a consequence, to the destruction of the engine. A possible decrease in the mass of the igniter reduces the pressure drop along the length of the charge, but at the same time the reliability of ignition of the charge at low temperatures also decreases.
Кроме того, вследствие высокой скорости газового потока у поверхности указанного заряда, скорость горения на торце заряда возрастает, что приводит к превращению цилиндрической шашки в коническую, а значит к уменьшению опорной поверхности заряда, в результате чего происходит разрушение шашек и двигатель теряет свою работоспособность. Подобное явление наиболее характерно при крайних значениях плюсовых температур эксплуатации двигателя, когда механические характеристики топлива значительно ниже, чем при нормальных климатических условиях.In addition, due to the high velocity of the gas flow at the surface of the specified charge, the burning rate at the end of the charge increases, which leads to the transformation of the cylindrical checker into a conical one, and therefore to a decrease in the support surface of the charge, resulting in the destruction of the checkers and the engine loses its functionality. A similar phenomenon is most characteristic at extreme values of positive engine operating temperatures, when the mechanical characteristics of the fuel are significantly lower than under normal climatic conditions.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности ракетного двигателя твердого топлива с зарядом большого относительного удлинения в широком температурном диапазоне применения.The objective of the invention is to increase the reliability of a solid fuel rocket engine with a charge of large elongation in a wide temperature range of application.
Решение поставленной задачи достигается способом воспламенения заряда РДТТ, включающим зажжение воспламенителя, распространение его продуктов горения на заряд, нагрев поверхности заряда и последующее его воспламенение, в котором продукты горения воспламенителя, размещенного в полузамкнутой полости камеры сгорания двигателя, первоначально направляют на передний торец заряда и после воспламенения части его поверхности организуют подачу продуктов горения воспламенителя к заднему торцу заряда, а после сгорания воспламенителя продукты горения заряда, образующиеся у переднего торца, перепускают через полость в предсопловой объем двигателя.The solution of this problem is achieved by the method of ignition of the solid propellant rocket charge, including ignition of the igniter, distribution of its combustion products to the charge, heating of the surface of the charge and its subsequent ignition, in which the combustion products of the igniter located in the semi-enclosed cavity of the combustion chamber of the engine are initially directed to the front end of the charge and after ignition of a part of its surface organize the supply of the products of combustion of the igniter to the rear end of the charge, and after the combustion of the igniter, the product The combustion of the charge formed at the front end is passed through the cavity into the pre-nozzle volume of the engine.
Способ реализуется ракетным двигателем твердого топлива, содержащим камеру сгорания с сопловым блоком, воспламенитель и многошашечный заряд с опорной решеткой, в котором на опорной решетке, со стороны соплового блока соосно камере, закреплена трубка, разделенная на две полости перегородкой со сквозными отверстиями, закрытыми мембраной, установленной между торцом перегородки и торцом воспламенителя, размещенного в полости, обращенной к переднему торцу заряда, при этом между свободным концом трубки и передним дном камеры сгорания образован кольцевой канал, площадь которого выбрана из условияThe method is implemented by a solid propellant rocket engine containing a combustion chamber with a nozzle block, an igniter and a multi-cup charge with a support grate, in which a tube is divided into two cavities with a partition through the openings closed with a membrane on the support grate from the nozzle block side of the chamber, installed between the end of the septum and the end of the igniter, placed in the cavity facing the front end of the charge, while between the free end of the tube and the front bottom of the combustion chamber van annular passage area of which is selected from the condition
Sотв.<Sкан.<Sтр.,S holes <S can <S tr ,
гдеWhere
Sкан. - площадь канала;S can. - channel area;
Sотв. - суммарная площадь отверстий перегородки;S holes - the total area of the holes of the partition;
Sтр. - площадь поперечного сечения трубки.S tr - the cross-sectional area of the tube.
Наличие трубки, закрепленной на опорной решетке со стороны соплового блока соосно с камерой, разделенной на полости перегородкой со сквозными отверстиями, и размещение воспламенителя требуемой массы в полузамкнутой полости исключают непосредственный контакт воспламенителя в процессе его горения с тонкостенными шашками заряда при его зажжении, что снижает радиальные изгибные нагрузки на шашки заряда. Учитывая, что полость постоянно сообщается с передней частью камеры сгорания двигателя, продукты сгорания воспламенителя по мере подключения его поверхности к процессу горения постоянно отводятся из полости, что снижает уровень давления в полости и уменьшает массу конструкции. Вскрытие отверстий в перегородке после воспламенения торцевой части поверхности заряда, обеспечивающее подачу через них продуктов горения воспламенителя к заднему торцу заряда, позволяет уменьшить осевой перепад давления по длине шашек и исключить разрушение их опорной поверхности в процессе воспламенения. Обеспечение перетекания продуктов горения заряда после сгорания воспламенителя от переднего торца заряда в предсопловой объем двигателя через полость, в которой ранее располагался воспламенитель, снижает расход продуктов горения через сечение, расположенное у опорной поверхности заряда, и скорость газового потока у поверхности заряда. В результате снижается скорость горения топлива у опорной поверхности шашек, исключается уменьшение опорной поверхности заряда, а также разрушение заряда в начале и конце работы двигателя, что повышает надежность его работы и уменьшает разброс выходных характеристик.The presence of a tube fixed on the support grid from the nozzle block side coaxially with the chamber, divided into cavities by a partition with through holes, and the placement of the igniter of the required mass in a semi-closed cavity exclude direct contact of the igniter during combustion with thin-walled charge checkers when it is ignited, which reduces radial bending loads on charge checkers. Given that the cavity is constantly in communication with the front of the engine’s combustion chamber, the products of the igniter’s combustion, as its surface is connected to the combustion process, are constantly removed from the cavity, which reduces the pressure level in the cavity and reduces the mass of the structure. Opening holes in the partition after ignition of the end part of the surface of the charge, providing the supply of igniter products of combustion through them to the rear end of the charge, allows to reduce the axial pressure drop along the length of the blocks and to prevent the destruction of their supporting surface during ignition. Ensuring the flow of combustion products of charge after combustion of the igniter from the front end of the charge into the pre-nozzle volume of the engine through the cavity in which the igniter was previously located, reduces the consumption of combustion products through the cross section located at the support surface of the charge and the gas flow velocity at the surface of the charge. As a result, the burning rate of fuel at the supporting surface of the checkers is reduced, the decrease in the supporting surface of the charge, as well as the destruction of the charge at the beginning and end of the engine, is excluded, which increases the reliability of its operation and reduces the spread of output characteristics.
Наличие мембраны исключает перетекание продуктов горения воспламенителя к заднему торцу заряда до момента зажжения заряда от переднего торца. Кольцевой канал между свободным концом трубки и передним дном камеры сгорания обеспечивает равномерное распределение продуктов сгорания воспламенителя по поперечному сечению камеры сгорания, благодаря чему уменьшаются боковые нагрузки на шашки заряда. При соотношении площадейThe presence of a membrane excludes the flow of the products of combustion of the igniter to the rear end of the charge until the ignition of the charge from the front end. The annular channel between the free end of the tube and the front bottom of the combustion chamber provides an even distribution of the products of combustion of the igniter along the cross section of the combustion chamber, thereby reducing lateral loads on the charge checkers. With the ratio of areas
Sотв.<Sкан.<Sтр.,S holes <S can <S tr ,
гдеWhere
Sкан. - площадь канала;S can. - channel area;
Sотв. - суммарная площадь отверстий перегородки;S holes - the total area of the holes of the partition;
Sтр. - площадь поперечного сечения трубки.S tr - the cross-sectional area of the tube.
обеспечивается оптимальный режим одностороннего течения продуктов сгорания заряда от переднего торца в предсопловой объем двигателя после сгорания воспламенителя. Воспламенитель может быть выполнен в виде навески дымного ружейного пороха, помещенной в стакан из полимерного материала, наружный диаметр которого равен внутреннему диаметру трубки. В этом случае мембраной может служить корпус стакана из полимерного материала, который дополнительно позволит обеспечить фиксацию воспламенителя в двигателе.the optimal mode of one-way flow of the products of combustion of the charge from the front end to the pre-nozzle volume of the engine after combustion of the igniter is ensured. The igniter can be made in the form of a sample of smoky gunpowder, placed in a glass of polymer material, the outer diameter of which is equal to the inner diameter of the tube. In this case, the membrane can serve as a housing of a glass made of a polymeric material, which will additionally allow fixing the igniter in the engine.
Предлагаемое изобретение поясняется графическими материалами.The invention is illustrated in graphic materials.
На чертеже представлена схема, поясняющая способ воспламенения и конструкцию двигателя, реализующего указанный способ.The drawing shows a diagram explaining the ignition method and the design of the engine that implements the specified method.
Ракетный двигатель твердого топлива содержит камеру сгорания 1 с сопловым блоком 2, воспламенитель 3 и многошашечный заряд 4. На опорной решетке 5 со стороны соплового блока 2 соосно с камерой закреплена трубка 6, внутри которой установлена перегородка 7, разделяющая трубку на две полости. В перегородке 7 выполнены отверстия 8, закрытые разрушаемой мембраной 9. Воспламенитель 3 помещен в полость 12 трубки со стороны переднего торца заряда и зафиксирован на ее оси. Между свободным концом трубки 6 и передним дном камеры сгорания образован кольцевой канал 10. Зажжение воспламенителя 3 осуществляется от инициирующего устройства 11, расположенного напротив воспламенителя.The solid fuel rocket engine contains a combustion chamber 1 with a nozzle block 2, an igniter 3 and a multi-cup charge 4. On the support grid 5 from the side of the nozzle block 2, a tube 6 is fixed coaxially with the chamber, inside of which a partition 7 is installed that separates the tube into two cavities. In the partition 7, holes 8 are made, closed by a destructible membrane 9. The igniter 3 is placed in the cavity 12 of the tube from the front of the front end of the charge and is fixed on its axis. An annular channel 10 is formed between the free end of the tube 6 and the front bottom of the combustion chamber. The igniter 3 is ignited from an initiating device 11 located opposite the igniter.
Предлагаемый способ реализуются следующим образом.The proposed method is implemented as follows.
От инициирующего устройства, например электровоспламенителя 11, происходит зажжение воспламенителя 3, размещенного в полости 12. Продукты сгорания воспламенителя по кольцевому каналу 10 подаются на передний торец заряда 4 и воспламеняют его. После воспламенения заряда разрушается мембрана 9, и продукты сгорания воспламенителя 3 через отверстия 8 в перегородке 7, установленной в трубке 6, поступают к заднему торцу заряда 4 и воспламеняют его. После сгорания воспламенителя 3 продукты сгорания заряда 4 перетекают от переднего торца через полость 12 и отверстия 8 в перегородке 7 в предсопловой объем, смешиваются с продуктами сгорания, поступающими через опорную решетку 5 и выбрасываются через сопловой блок 2, создавая тягу двигателя. Соотношение продуктов сгорания заряда, поступающих в предсопловой объем через отверстия 8 в перегородке 7 и через опорную решетку 5, определяется как Sотв./Sреш, где Sреш - суммарная площадь отверстий для прохода газа в решетке.From the initiating device, for example, an electric igniter 11, the igniter 3, located in the cavity 12, is ignited. The combustion products of the ignitor through the annular channel 10 are fed to the front end of the charge 4 and ignite it. After ignition of the charge, the membrane 9 is destroyed, and the products of combustion of the igniter 3 through the openings 8 in the baffle 7 installed in the tube 6, enter the rear end of the charge 4 and ignite it. After combustion of the igniter 3, the products of combustion of the charge 4 flow from the front end through the cavity 12 and the holes 8 in the baffle 7 into the pre-nozzle volume, mix with the combustion products entering through the support grill 5 and are ejected through the nozzle block 2, creating engine thrust. The ratio of the products of charge combustion entering the pre-nozzle volume through openings 8 in the partition 7 and through the support grid 5 is determined as S opening . / S res , where S res is the total area of the holes for the passage of gas in the grate.
Масса воспламенителя, геометрические размеры трубки, количество отверстий в перегородке и конструктивные параметры заряда определяются в каждом конкретном случае расчетным путем и уточняются в процессе экспериментальной отработки двигателя.The mass of the igniter, the geometric dimensions of the tube, the number of holes in the partition and the design parameters of the charge are determined in each case by calculation and are refined during the experimental development of the engine.
Таким образом, предложенный способ воспламенения заряда РДТТ и ракетный двигатель для его реализации позволяют повысить надежность ракетного двигателя твердого топлива с зарядом большого относительного удлинения в широком температурном диапазоне применения.Thus, the proposed method of ignition of a solid propellant solid propellant rocket and a rocket engine for its implementation can improve the reliability of a solid fuel rocket engine with a large elongation charge in a wide temperature range of application.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004116057/06A RU2269024C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004116057/06A RU2269024C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004116057A RU2004116057A (en) | 2006-01-10 |
RU2269024C1 true RU2269024C1 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=35871309
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004116057/06A RU2269024C1 (en) | 2004-05-25 | 2004-05-25 | Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269024C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455516C2 (en) * | 2010-05-24 | 2012-07-10 | Федеральное Казенное предприятие "Казанский государственный казенный пороховой завод" (ФКП "КГКПЗ") | Charge of booster engine |
-
2004
- 2004-05-25 RU RU2004116057/06A patent/RU2269024C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2455516C2 (en) * | 2010-05-24 | 2012-07-10 | Федеральное Казенное предприятие "Казанский государственный казенный пороховой завод" (ФКП "КГКПЗ") | Charge of booster engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004116057A (en) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2703960A (en) | Rocket | |
JP2011047638A (en) | Constitution of pulse detonation combustor to improve transition from deflagration to detonation | |
JP2013117369A (en) | Method for positioning detonation transition during operation of pulse detonation combustor | |
RU2269024C1 (en) | Method of and device for ignition of solid-propellant charge in solid-propellant rocket engine | |
RU2422663C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2348827C1 (en) | Solid-propellant charge | |
RU2500913C1 (en) | Device to ignite charge of solid-propellant rocket engine | |
RU2675983C1 (en) | Cumulative-high-explosive charge engine | |
US2497888A (en) | Means for preventing excessive combustion pressure in rocket motors | |
RU2378525C1 (en) | Solid propellant rocket engine | |
RU2133864C1 (en) | Solid-propellant rocket engine | |
RU2604772C1 (en) | Pulsed solid-fuel engine | |
RU2378524C1 (en) | Engine of reactive weapon | |
RU2150075C1 (en) | Cartridge with active-reactive bullet | |
RU2251628C1 (en) | Solid-propellant impulse rocket engine | |
RU2678726C1 (en) | Powder pressure accumulator for mortar scheme of separation of rocket stages in flight | |
RU2647256C1 (en) | Method of increasing the distance of the rocket-propelled grenade | |
RU2783054C1 (en) | Dual-mode solid propellant rocket engine | |
KR20200028324A (en) | Propulsion device of liquid propellant rocket engine | |
US3687080A (en) | Gas generator and tubular solid charge construction therefore | |
US3719040A (en) | Gas generator and tubular solid charge construction therefore | |
US3216193A (en) | Solid propellant burn area control | |
RU2613351C1 (en) | Solid-fuel rocket engine of guided projectile | |
RU2493401C1 (en) | Solid propellant rocket engine | |
RU2260143C2 (en) | Solid-propellant gas generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110526 |