固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火啟動(dòng)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火器，適用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)單次點(diǎn)火，尤其適用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的高空點(diǎn)火啟動(dòng)和長(zhǎng)時(shí)間工作固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)米用液體氧化劑和固體燃料，在結(jié)構(gòu)上兼?zhèn)淞艘后w火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的共同特點(diǎn)，具有安全性好、推力調(diào)節(jié)容易、環(huán)保性好、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)，可用于探空火箭、靶彈、戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈等。
[0003]點(diǎn)火器技術(shù)是火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)通常有多次啟動(dòng)的要求，除自燃點(diǎn)火外，常見的方式有采用多個(gè)煙火點(diǎn)火器或者設(shè)有額外的可多次啟動(dòng)的點(diǎn)火系統(tǒng)；前者通常是柱狀結(jié)構(gòu)，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室外，通過(guò)導(dǎo)焰管把點(diǎn)火器產(chǎn)生的火焰引入燃燒室；而后者結(jié)構(gòu)復(fù)雜。固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一般不能實(shí)現(xiàn)多次點(diǎn)火啟動(dòng)，常用的都是采用點(diǎn)火藥包或者點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的方式進(jìn)行點(diǎn)火，通常安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)，多數(shù)采用柱狀或圓環(huán)等可燒毀結(jié)構(gòu)，點(diǎn)火器產(chǎn)生的燃?xì)鈱?duì)準(zhǔn)固體推進(jìn)劑藥柱表面噴射。
[0004]固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)有與固體發(fā)動(dòng)機(jī)相似的固體燃料藥柱，有與液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相似的液體氧化劑噴注，在發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程中，既要使液體氧化劑噴注后氣化，又要使固體燃料藥柱加熱分解后氣化，還需要考慮噴注面板的熱防護(hù)以及點(diǎn)火時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)條件，對(duì)點(diǎn)火能量的空間和時(shí)間要求較高，因此點(diǎn)火器技術(shù)室固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。
[0005]對(duì)于非自燃的推進(jìn)劑組合，固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火啟動(dòng)技術(shù)，借鑒了固體和液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)技術(shù)，多數(shù)采用單獨(dú)的點(diǎn)火器，放在發(fā)動(dòng)機(jī)的前部，即前燃室。發(fā)動(dòng)機(jī)采用不同的氧化劑/燃料組合，點(diǎn)火器在形式和作用對(duì)象上有所不同。對(duì)于氣體氣體氧化劑，如氣氧，或者極易氣化的液體氧化劑如氧化亞氮，可采用瞬時(shí)(<50ms)能量釋放裝置，如球形或圓柱形的火藥包進(jìn)行點(diǎn)火啟動(dòng)，這種方式在小型試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)中被廣泛采用。另外，可利用單獨(dú)的點(diǎn)火燃料供應(yīng)系統(tǒng)，如酒精、甲烷、氫氣等與單獨(dú)的或者發(fā)動(dòng)機(jī)本身的氧化劑點(diǎn)火產(chǎn)生火炬，對(duì)固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火，這種點(diǎn)火方式類似于液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的火炬式點(diǎn)火系統(tǒng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性更廣，無(wú)論是氣體氧化劑還是液體氧化劑都可以適用，因此更廣泛地運(yùn)用到各類試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)中。但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常不在產(chǎn)品級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)中所采用。
[0006]對(duì)于過(guò)氧化氫固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，點(diǎn)火啟動(dòng)過(guò)程，燃燒室為常溫常壓(低空)或低溫低壓(高空)，而液體氧化劑在常溫或低溫下不易氣化。但是，過(guò)氧化氫分解會(huì)產(chǎn)生大量熱量，溫度過(guò)高時(shí)可能引起爆炸。然而，過(guò)氧化氫自我分解的能量不足以使發(fā)動(dòng)機(jī)迅速啟動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種點(diǎn)火啟動(dòng)迅速可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性好，熱防護(hù)性能好，適用性廣，適用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面和高空熱試啟動(dòng)的點(diǎn)火器，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的迅速可靠的點(diǎn)火啟動(dòng)。
[0008]本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，包括點(diǎn)火器螺紋環(huán)、點(diǎn)火器盒體、點(diǎn)火藥、點(diǎn)火器絕熱層，固定安裝在固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴注面板上，位于噴注面板與藥柱之間。
[0009]其中，點(diǎn)火器螺紋環(huán)套在環(huán)形點(diǎn)火器盒體外壁，兩者間通過(guò)螺紋固定，使內(nèi)部形成環(huán)形空腔，用來(lái)盛放由燃料、氧化劑與發(fā)火材料組成的點(diǎn)火藥。點(diǎn)火器絕熱層固定在點(diǎn)火器螺紋環(huán)外環(huán)壁面和點(diǎn)火器盒體的內(nèi)環(huán)壁面及底面，將點(diǎn)火器螺紋環(huán)與點(diǎn)火器盒體螺紋連接后的整體結(jié)構(gòu)包覆。點(diǎn)火器盒體內(nèi)環(huán)壁面周向上與點(diǎn)火器絕熱層周向上，相互對(duì)稱位置，分別開有均布的盒體出火孔與絕熱層出火孔，形成周向均布的，且與容腔連通的出火通道。
[0010]本發(fā)明中點(diǎn)火器由27V電壓?jiǎn)?dòng)，點(diǎn)火器引線通電后點(diǎn)火器開始工作，引燃點(diǎn)火藥中的發(fā)火材料，發(fā)火材料迅速燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)恻c(diǎn)燃燃料，燃料燃?xì)鉀_破密封帶，由出火通道噴出；啟動(dòng)一段時(shí)間后，液體氧化劑從頭腔噴入燃燒室，在點(diǎn)火燃?xì)獾淖饔孟蚂F化分解，與藥柱接觸后開始燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0012]1、本發(fā)明點(diǎn)火器緊貼噴注面板安裝，液體氧化劑噴注后可以快速加熱氧化，發(fā)動(dòng)機(jī)迅速啟動(dòng)；
[0013]2、本發(fā)明點(diǎn)火器通過(guò)絕熱材料制作絕熱外殼，避免了點(diǎn)火器向面板過(guò)量導(dǎo)熱，降低了頭腔內(nèi)液體氧化劑爆炸分解的危險(xiǎn)；
[0014]3、本發(fā)明點(diǎn)火器通過(guò)絕熱材料制作絕熱外殼，減少了熱量流失，通過(guò)發(fā)火孔噴射高溫燃?xì)?，提高了點(diǎn)火藥的能量利用率；
[0015]4、本發(fā)明點(diǎn)火器采用絕熱材料包覆點(diǎn)火器盒體，點(diǎn)火器燃燒后，沒有碎片損傷或堵塞發(fā)動(dòng)機(jī)噴口的危險(xiǎn)，提高了火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)及安裝位置示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:
[0019]1-點(diǎn)火器螺紋環(huán) 2-點(diǎn)火器盒體 3-點(diǎn)火藥4-點(diǎn)火器絕熱層
[0020]5-頭蓋6-噴注面板 7-藥柱8-盒體出火孔
[0021]9-絕熱層出火孔
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，包括點(diǎn)火器螺紋環(huán)1、點(diǎn)火器盒體2、點(diǎn)火藥3、點(diǎn)火器絕熱層4，用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火啟動(dòng)，固定安裝在固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴注面板7上，位于噴注面板7與藥柱8之間。
[0024]其中，點(diǎn)火器螺紋環(huán)I為具有內(nèi)螺紋的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；點(diǎn)火器盒體2為具有外螺紋的環(huán)形結(jié)構(gòu)，且沿點(diǎn)火器盒體2外環(huán)壁面周向上開設(shè)有環(huán)形凹槽。點(diǎn)火器盒體2與點(diǎn)火器螺紋環(huán)I相套，位于點(diǎn)火器螺紋環(huán)I內(nèi)，且通過(guò)點(diǎn)火器螺紋環(huán)I上的內(nèi)螺紋與點(diǎn)火器盒體2上的外螺紋配合螺紋連接；進(jìn)而通過(guò)點(diǎn)火器螺紋環(huán)I內(nèi)環(huán)壁面，將點(diǎn)火器盒體2上的環(huán)形凹槽封閉，形成空腔，用來(lái)盛放點(diǎn)火藥3。點(diǎn)火藥3含有燃料、氧化劑與發(fā)火材料；發(fā)火材料在電流作用下引燃點(diǎn)火藥3點(diǎn)火。點(diǎn)火藥質(zhì)量可以根據(jù)氧化劑的流量和燃燒室的壓力進(jìn)行調(diào)整，保證氧化劑與燃料迅速可靠點(diǎn)燃。上述點(diǎn)火器螺紋環(huán)I和點(diǎn)火器盒體2采用碳鋼材料制成。
[0025]所述點(diǎn)火器絕熱層4采用高溫耐燒蝕材料高硅氧制作，通過(guò)高溫膠粘接在點(diǎn)火器螺紋環(huán)I外環(huán)壁面和點(diǎn)火器盒體2的內(nèi)環(huán)壁面及底面，將點(diǎn)火器螺紋環(huán)I與點(diǎn)火器盒體2螺紋連接后的整體結(jié)構(gòu)包覆。點(diǎn)火器絕熱層4用于保證火箭長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)程中，點(diǎn)火器不被燃?xì)鉄g；一方面阻止燃燒室前端的熱量傳導(dǎo)至噴注面板6，引起頭腔(頭蓋5與噴注面板6間的容腔)內(nèi)液體氧化劑分解；另一方面，可以避免點(diǎn)火器盒體2和點(diǎn)火器螺紋環(huán)I燒蝕分解，對(duì)噴管喉部造成損傷。
[0026]點(diǎn)火器盒體2內(nèi)環(huán)壁面周向上與點(diǎn)火器絕熱層4周向上，相互對(duì)稱位置，分別開有均布的盒體出火孔8與絕熱層出火孔9，形成周向均布的，且與容腔連通的出火通道。出火通道孔用于噴射燃?xì)猓屈c(diǎn)火燃料的能量在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室前端集中釋放，使噴注的液體氧化劑霧化分解。
[0027]點(diǎn)火器盒體2的內(nèi)環(huán)壁面鋪設(shè)有密封帶，通過(guò)密封帶將出火通道密封，防止點(diǎn)火器在運(yùn)輸、安裝過(guò)程中點(diǎn)火藥3泄露或變質(zhì)。點(diǎn)火器工作時(shí)，密封帶在高溫高壓燃?xì)庾饔孟率?，點(diǎn)火燃?xì)饨?jīng)出火通道，噴入燃燒室前端。密封帶通常采用錫箔紙。
[0028]本發(fā)明中點(diǎn)火器由27V電壓?jiǎn)?dòng)，點(diǎn)火器引線通電后點(diǎn)火器開始工作，引燃點(diǎn)火藥3中的發(fā)火材料，發(fā)火材料迅速燃燒產(chǎn)生高溫燃?xì)恻c(diǎn)燃燃料，燃料燃?xì)鉀_破密封帶，由出火通道噴出；啟動(dòng)一段時(shí)間后，液體氧化劑從頭腔噴入燃燒室，在點(diǎn)火燃?xì)獾淖饔孟蚂F化分解，與藥柱7接觸后開始燃燒，發(fā)動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)。
[0029]上述結(jié)構(gòu)點(diǎn)火器啟動(dòng)能量高，能量釋放迅速，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火延遲小，改型點(diǎn)火器在大流量固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火延遲時(shí)間小于Is。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，其特征在于:包括點(diǎn)火器螺紋環(huán)、點(diǎn)火器盒體、點(diǎn)火藥、點(diǎn)火器絕熱層，固定安裝在固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴注面板上，位于噴注面板與藥柱之間； 其中，點(diǎn)火器螺紋環(huán)套在環(huán)形點(diǎn)火器盒體外壁，兩者間通過(guò)螺紋固定，使內(nèi)部形成環(huán)形空腔，用來(lái)盛放由燃料、氧化劑與發(fā)火材料組成的點(diǎn)火藥； 點(diǎn)火器絕熱層固定在點(diǎn)火器螺紋環(huán)外環(huán)壁面和點(diǎn)火器盒體的內(nèi)環(huán)壁面及底面，將點(diǎn)火器螺紋環(huán)與點(diǎn)火器盒體螺紋連接后的整體結(jié)構(gòu)包覆； 點(diǎn)火器盒體內(nèi)環(huán)壁面周向上與點(diǎn)火器絕熱層周向上，相互對(duì)稱位置，分別開有均布的盒體出火孔與絕熱層出火孔，形成周向均布的，且與容腔連通的出火通道。
2.如權(quán)利要求1所述固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，其特征在于:所述點(diǎn)火器絕熱層采用高溫耐燒蝕材料高硅氧制作，通過(guò)高溫膠粘接在點(diǎn)火器螺紋環(huán)外環(huán)壁面和點(diǎn)火器盒體上。
3.如權(quán)利要求1所述固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，其特征在于:所述點(diǎn)火器盒體和點(diǎn)火器螺紋環(huán)采用碳鋼材料制成。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火器，包括點(diǎn)火器螺紋環(huán)、點(diǎn)火器盒體、點(diǎn)火器絕熱層、點(diǎn)火藥。點(diǎn)火器螺紋環(huán)與點(diǎn)火器盒體采用大螺紋連接，形成具有內(nèi)外環(huán)形側(cè)壁的容腔結(jié)構(gòu)；容腔內(nèi)填充有點(diǎn)火藥，點(diǎn)火藥由發(fā)火材料與燃料組成；點(diǎn)火器螺紋環(huán)、點(diǎn)火器盒體與點(diǎn)火器絕熱層粘接；點(diǎn)火器盒體和點(diǎn)火器絕熱層內(nèi)壁面開有出火孔；點(diǎn)火器盒體內(nèi)環(huán)側(cè)壁鋪設(shè)有密封帶，在點(diǎn)火器工作前保證點(diǎn)火藥可靠密封；點(diǎn)火器引線一端為通電產(chǎn)生電火花的點(diǎn)火頭，另一端為電導(dǎo)線，點(diǎn)火器引線通電后點(diǎn)火器開始工作。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為：?jiǎn)?dòng)能量高，能量釋放迅速，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火延遲小，改型點(diǎn)火器在大流量固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，點(diǎn)火延遲時(shí)間小于1s。
【IPC分類】F02K9-95
【公開號(hào)】CN104791135
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510158282
【發(fā)明人】田輝, 王鵬飛, 孫興亮, 趙博, 張?jiān)纯?
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月3日