一种无喷出物固体火箭发动机喷管
本发明公开了一种无喷出物固体火箭发动机喷管，包括喷管收敛段绝热层、喷管收敛段壳体、背衬、喉衬、前堵盖、后堵盖、喷管扩散段绝热层和喷管扩散段壳体；发动机点火后，高温高压燃气经过喷管收敛段冲击到前堵盖上，薄膜前堵盖瞬间被烧蚀成为气体；后堵盖能够承受发动机的点火压力，燃烧室内达到预定的点火压强后，发动机内产生的高温高压燃气经过喷管收敛段冲刷后堵盖，使得后堵盖沿预置缺陷槽呈“开花”状向喷管出口打开，形成扇形花瓣；在高温高压气流的冲击下扇形花瓣绕根部翻转并贴向喷管扩散段绝热层，此后在高温高压燃气的冲刷下，扇形花瓣从边缘开始烧蚀、气化。
发明专利
CN202311364746.6
2023-10-20
CN117514526A
2024-02-06
F02K9/97(2006.01)
江西洪都航空工业集团有限责任公司
余文锋;李玉亮;王武;赵胜海;刘涛;任志文;孙子杰;吴云泽
330095 江西省南昌市高新区航空城
中国航空专利中心
张明
江西;36
1.一种无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，包括喷管收敛段绝热层(1)、喷管收敛段壳体(2)、背衬(3)、喉衬(4)、前堵盖(5)、后堵盖(6)、喷管扩散段绝热层(7)和喷管扩散段壳体(8)，上述所有零件均为回转体且同轴布置； 喷管收敛段绝热层(1)模压或胶粘进喷管收敛段壳体(2)内部，喉衬(4)镶嵌进背衬(3)内部，二者前后端面齐平，同时安装到喷管收敛段绝热层(1)后端、喷管收敛段壳体(2)内部，这四个部件组成喷管收敛段； 喷管扩散段绝热层(7)的前端模压或胶粘进喷管扩散段壳体(8)内部，二者构成喷管扩散段； 前端盖(5)置于喉衬(4)和背衬(3)的后端面，后堵盖(6)置于前堵盖(5)后侧，喷管扩散段紧固安装到喷管收敛段后端，紧固喷管扩散段时，后堵盖(6)被压紧； 前端盖(5)为平板型的圆片，前端盖(5)与喉衬(4)和背衬(3)的后端面粘贴紧密，能够承受发动机气密检查压力； 后堵盖(6)的外部为一圈环板，内部为喷管出口侧鼓起的金属壳体，后堵盖(6)采用航空航天用金属材料制成，自后堵盖(6)内部鼓起部分的中部向周围均匀开设有预制缺陷槽(9)。 2.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，发动机点火后，发动机内产生的高温高压燃气经过喷管收敛段冲击到前堵盖(5)上，薄膜制成的前堵盖(5)瞬间被烧蚀成为气体；后堵盖(6)能够承受发动机的点火压力，发动机点火时，燃烧室内达到预定的点火压强后，发动机内产生的高温高压燃气经过喷管收敛段冲刷后堵盖(6)，使得后堵盖(6)沿预置缺陷槽(9)呈“开花”状向喷管出口打开，形成扇形花瓣；在高温高压气流的冲击下扇形花瓣绕根部翻转并贴向喷管扩散段绝热层(7)，此后在高温高压燃气的冲刷下，扇形花瓣从边缘开始烧蚀、气化。 3.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，喷管收敛段的内径整体沿轴向变化趋势为：喷管收敛段绝热层(1)前端为喇叭状结构且内径最大；喷管收敛段绝热层(1)的中段内径一致，后端内径逐渐缩小。 4.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，喉衬(4)的前端内部与喷管收敛段绝热层(1)后端内部平滑过渡，喉衬(4)的内径沿轴先逐渐减小，后趋于一致。 5.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，喷管扩散段绝热层(7)的内径沿轴向逐渐扩大；喷管扩散段壳体(8)连接于喷管收敛段壳体(2)的后端内部。 6.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，前端盖(5)的厚度在0.1mm至0.5mm范围内；后堵盖(6)鼓起角度控制在15°至45°范围内，其中所述鼓起角度为鼓起部分的切线相对于环板所形成的角度。 7.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，后堵盖(6)的内部也可以不鼓起，采用平板型结构；采用该构型时，所述预置缺陷槽(9)自后堵盖(6)的中心向后堵盖(6)的周围均匀开设。 8.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，所述后堵盖(6)可以选择铝、橡胶、复合材料，选择橡胶、复合材料时掺杂铝粉，增加堵盖的电磁屏蔽效果。 9.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，预置缺陷槽(9)的数量不小于3条、不大于12条，预置缺陷槽(9)要求均布，4条预置缺陷槽(9)时呈“十”字型，8条预制缺陷槽(9)时呈“米”字型均布。 10.根据权利要求1所述的无喷出物固体火箭发动机喷管，其特征在于，后堵盖(6)壁厚控制在0.1mm至0.5mm范围内，预制缺陷槽(9)的槽深控制在后堵盖(6)壁厚的0.2至0.5倍厚度范围内，预置缺陷槽(9)的横截面为矩形或三角形，预置缺陷槽(9)最大宽度控制不超过5mm，预置缺陷槽(9)的槽长应控制在喷管喉衬(4)最小内径的0.75至1.0倍范围内。