本發(fā)明涉及一種快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，用于固液火箭發(fā)動機(jī)的快速點(diǎn)火，屬于固液火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

過氧化氫固液火箭發(fā)動機(jī)具有安全性好、推力調(diào)節(jié)容易、可實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)和多次啟動、無毒無污染、藥柱穩(wěn)定性好、溫度敏感性低和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。十分符合臨近空間飛行器動力系統(tǒng)快速、經(jīng)濟(jì)、可靠、安全、綠色、大空域、大推力調(diào)節(jié)和推力智能控制的要求。

固液火箭發(fā)動機(jī)可采用的固體燃料繁多，通常為各種聚合化合物和添加物，包括聚乙烯、端羥基聚丁二烯、段羧基聚丁二烯、聚丁二烯丙烯腈、聚氨基甲酸脂，石蠟、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物以及各種金屬粒子、固體氧化劑與金屬氫化物添加物。常用的如添加鋁粒子的端羥基聚丁二烯，具有比沖高、密度高等優(yōu)點(diǎn)，但點(diǎn)火困難，點(diǎn)火延遲時間長；石蠟基藥柱燃料低，點(diǎn)火迅速，但比沖性能較差，機(jī)械性能不好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，提出一種快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，用于固液火箭發(fā)動機(jī)的多次快速啟動。

本發(fā)明固液燃料藥柱采用分段澆筑或增材制造技術(shù)成型，包括前端阻燃層、前易燃段、后高能段。前端阻燃層包覆在前易燃段端面，藥柱前易燃段為低燃點(diǎn)、點(diǎn)火迅速的藥柱配方，后高能段為高性能、比沖高的藥柱配方。藥柱前段長度占藥柱全長的5％-15％，組合藥柱設(shè)計(jì)適合于單圓孔形、星形、車輪形等不同藥形的固體燃料方案。

前端阻燃層，包覆在前易燃段端面，選用絕熱耐燒材料，如三元乙丙橡膠。減少藥柱前易燃段的端面燃燒，延長前易燃段的工作時間，保障固液火箭發(fā)動機(jī)的多次點(diǎn)火啟動。

藥柱前易燃段與后高能段，選用能采用同種成型工藝的燃料組合。選擇同時適用于澆筑成型的燃料組合，或是適用于增材制造技術(shù)成型的燃料組合。如石蠟基藥柱和段羥基聚丁二烯均可使用澆筑的方式成型。澆筑成型中，先澆筑藥柱后高能段，取出前端面模具，再澆筑藥柱前易燃段，使整個藥柱形成一個整體；增材制造技術(shù)，先打印藥柱后高能段，更換打印材料，再打印藥柱前易燃段。

藥柱前易燃段，選用燃點(diǎn)低、點(diǎn)火延遲時間短的燃料，常用的藥柱有石蠟基燃料，添加氧化劑成分的燃料，添加金屬絲如微米級鋁絲的燃料。

藥柱后高能段，選用比沖性能高的燃料，常用的燃料有添加金屬的端羥基聚丁二烯。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，兼具比沖高、點(diǎn)火延遲短的優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)固液火箭發(fā)動機(jī)多次快速點(diǎn)火啟動，適用于臨近空間飛行器動力系統(tǒng)；

(2)本發(fā)明快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，藥柱前易燃段與后高能段一體化成形，中間無間隙，有利于藥柱后高能段的點(diǎn)火；

(3)本發(fā)明快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，藥柱前端面包覆阻燃材料，減少端面燒蝕，延長藥柱前易燃段工作時間，保證固液火箭發(fā)動機(jī)多次點(diǎn)火啟動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱。

圖中：

1-前端阻燃層，2-前易燃段，3-后高能段

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明是一種快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，用于固液火箭發(fā)動機(jī)的多次快速啟動。本發(fā)明固液燃料藥柱采用分段澆筑或增材制造技術(shù)成型，包括前端阻燃層1、前易燃段2、后高能段3。前端阻燃層包覆在前易燃段端面，藥柱前易燃段為低燃點(diǎn)、點(diǎn)火迅速的藥柱配方，后高能段為高性能、比沖高的藥柱配方。藥柱前段長度占藥柱全長的5％-15％，組合藥柱設(shè)計(jì)適合于單圓孔形、星形、車輪形等不同藥形的固體燃料方案。

前端阻燃層，包覆在前易燃段端面。減少藥柱前易燃段的端面燃燒，延長前易燃段的工作時間，保障固液火箭發(fā)動機(jī)的多次點(diǎn)火啟動。

藥柱前易燃段與后高能段，選用能采用同種成型工藝的燃料組合。選擇同時適用于澆筑成型的燃料組合，或是適用于增材制造技術(shù)成型的燃料組合。如石蠟基藥柱和段羥基聚丁二烯均可使用澆筑的方式成型。澆筑成型中，先澆筑藥柱后高能段，取出前端面模具，再澆筑藥柱前易燃段，使整個藥柱形成一個整體；增材制造技術(shù)，先打印藥柱后高能段，更換打印材料，再打印藥柱前易燃段。

藥柱前易燃段，選用燃點(diǎn)低、點(diǎn)火延遲時間短的燃料，常用的藥柱有石蠟基燃料，添加氧化劑成分的燃料，添加金屬絲如微米級鋁絲的燃料。

藥柱后高能段，選用比沖性能高的燃料，常用的燃料有添加金屬的端羥基聚丁二烯。

本發(fā)明的一種固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱設(shè)計(jì)方案，藥柱分段澆筑而成，前段采用點(diǎn)火迅速、燃點(diǎn)低的藥柱，如石蠟基藥柱；后端采用高性能、比沖高的藥柱，如含鋁粒子的端羥基聚丁二烯藥柱。在保證高性能的同時，提高固體燃料藥柱的響應(yīng)速度，降低多次啟動過程的點(diǎn)火延遲時間。

本發(fā)明快速響應(yīng)固液火箭發(fā)動機(jī)組合藥柱，前易燃段，選用低燃點(diǎn)藥柱，如石蠟基燃料，后高能段，段選用高性能藥柱，如含鋁粒子的段羥基聚丁二烯燃料。前后段一體化澆筑或采用增材制造技術(shù)成型。前端阻燃層包覆在前易燃段端面。

藥柱前易燃段取藥柱總長的5％-15％，優(yōu)選10％。

前端阻燃層包覆在前易燃段端面，前端阻燃層選用絕熱材料，與前易燃段端面粘接。

藥柱前易燃段與后高能段選擇同種工藝成型的燃料，均可采用澆筑或增材制造技術(shù)一體化成形，前易燃段與后高能段藥柱中間無間隙。