专利名称：多药室变推力推力器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种推力器，特别是一种多药室、变推力的推力器。
背景技术：
现今推力器的种类越来越多，应用越来越广泛。例如有等离子体推力器、脉冲推力 器、胶体推力器、场效应离子推力器和化学能推力器等各种推力器。但是相对于化学能推力 器，其它推力器的结构一般来说都比较的复杂，化学能推力器系统没有复杂的电源、系统结 构简单、质量较轻同时能够达到很大的推力。并且化学能推力器工作性能稳定，可靠性高等 特点。2000年，李世鹏、张平对某微型脉冲推力器基型样机进行了设计与实验研究。该 脉冲推力器最大外径为11mm，总长度为46mm。所用的外壳是超硬铝，点火药是钝感点火药， 测得的推力器的性能指标点火延迟时间小于0. 3ms,总脉冲大于3N *s，平均工作时间小于 16ms ο2006年，叶经方、陈玉华所设计的小型化学能推力器。该文中设计了两种大小不一 的推力器。其直径分别为8mm、10mm，壁厚为1.75mm，总长是31mm。本文通过软件的编程、调 试可以对脉冲推力器的点火时序进行控制。对填充粉末状固体推进剂0. 05g的推力器进行 测试，得到点火延迟时间为0. 06:3ms，工作时间为0. 48ms，最大推力554N，总冲为0. 037N*s。2008年金建峰等人在一种脉冲推力器结构设计的方法及实验研究中，提出了一种 脉冲推力器的结构设计，这是一种单一装药室的化学能推力器，该推力器主要包括四部分 点火器、主装药室、燃烧室以及喷管。以上推力器的主要缺陷是推力的输出是单一的固定的。2007年，杨涛，程兴华设计了固体脉冲发动机组。该脉冲发动机组的总冲40N .s， 工作时间2:3ms，点火延迟不超过6ms，共有16个小脉冲推力器，采用的外壳是高强度合金 钢30CrMnSiA。本文中装药设计是通过对各种装药进行对比片状药型、多空药型、槽形孔 药型、套筒药型、多管药型，最终发现套筒药型装药固体脉冲发动机内弹道曲线与设计值能 够较好的吻合。通过数值模拟的方法对喷管进行设计，点火装置的设计包括结构设计、点火 药的设计，最后提出一种改进的遗传算法，结合BP神经网络对脉冲发动机的总体参数进行 了优化设计。该文采用了 16个固体脉冲推力器发动机，所以其散热问题应该是一个重要问 题，要做到各个推力器之间相互不影响，并且该推力器组推力输出是侧向的。发明内容本实用新型的目的在于提供一种改进的化学能推力器，它能够实现可调节、变化 的推力输出。实现本实用新型目的的技术解决方案为一种多药室变推力推力器，包括点火装 置、缓冲室及喷管和总装药室，点火装置通过螺纹与装药室相连接，总装药室图的一端通过 外螺纹与缓冲室及喷管相连接，缓冲室和喷管为一个整体，还包括转接装置，该转接装置通 过外螺纹与外部仪器连接，该转接装置的内螺纹与总装药室另一端的外螺纹连接，连接装置上设有小孔，使点火装置中点火头的脚线通到连接装置的外部，点火装置的中间位置设 有通孔用以固定电点火头，所述通孔是一个前端直径大，后端直径小的长孔，电点火头的脚 线由通孔后面直径小的孔中引出，然后穿过小孔通到推力器的外部进行点火；总装药室内 设置有2个以上均勻分布的小装药室。本实用新型与现有技术相比，其显著优点(1)本实用新型中点火装置的改进，可 以增加装药室的气密性，进而增加装药室内的燃烧压力，增加燃速，从而可以缩短推力器的 作用时间。(2)本实用新型中采用了多个装药室，通过调节顺序点火方式，采用一至数个装 药室的共同点火和有序点火，实现推力的变化输出、多次输出和较长时间的平台推力输出。 (3)本实用新型采用多个装药室，因采用多个连体装药室结构，利用单个喷管或者多个喷 管，可以降低载重，降低成本，并且使装配更加的紧凑简单。
图1是本实用新型的总体装备单喷管的示意图。图2是本实用新型的总体装备多喷管的示意图。图3是点火装置的示意图。图4是点火装置的示意图。图5是转接装置的示意图。图6是转接装置的示意图。图7是总装药室的示意图。图8是总装药室的示意图。图9是单一喷管及缓冲室的示意图。图10是单一喷管及缓冲室的示意图。图11是多喷管及缓冲室的示意图。图12是多喷管及缓冲室的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。本实用新型是这样实现的首先设计单一装药室的化学能推力器，并设计测试装 置，通过实验测试其特性。找到喷管直径、燃烧室尺寸、主装药、点火药等各项参数对推力器 推力的影响，找到规律，从而优化设计推力器。其次通过组合若干单一装药室的推力器，进 一步设计出多装药室的推力器，并设计相应的缓冲室、网络点火装置及单个或多个喷管。通 过不同点火方式的组合以及不同推力器的组合得到不同的推力。结合图1和图2，本实用新型多药室变推力器包括四部分，连接装置1，点火装置2， 总装药室3和缓冲室及喷管4。其中喷管有两种形式一种是单一喷管见图1，另一种是多 喷管见图2。其具体结构点火装置图3、4，转接装置图5、6，总装药室图7、8，缓冲室及喷管 图9、10，图11、12。本实用新型多药室变推力推力器，包括点火装置2、缓冲室及喷管4和总 装药室3，点火装置2通过螺纹与装药室3相连接，总装药室图3的一端通过外螺纹与缓冲 室及喷管4相连接，缓冲室7和喷管8为一个整体，还包括转接装置1，该转接装置1通过 外螺纹与外部仪器连接，该转接装置1的内螺纹与总装药室3另一端的外螺纹连接，连接装 置1上设有小孔6，使点火装置2中点火头的脚线通到连接装置1的外部，点火装置2的中 间位置设有通孔5用以固定电点火头，所述通孔5是一个前端直径大，后端直径小的长孔，电点火头的脚线由通孔后面直径小的孔中引出，然后穿过小孔6通到推力器的外部进行点 火；总装药室3内设置有2个以上均勻分布的小装药室。喷管8包括收口段、过渡段和扩张 段，收口段和扩张段的形状为圆锥形。喷管8为单一喷管或多个喷管有序排列。点火装置2是放点火头的位置，它通过螺纹跟总装药室3相连接。中间的一个有 台阶的通孔5是为了将点火头固定在其中。台阶后面缩小的孔，从中将点火头的脚线引出， 然后通过转接装置1上的小孔6通到外面，进行点火。转接装置1是为了对本实用新型所 产生的推力进行测试所设计的，同时它也可以作为本实用新型与所需要本实用新型的载体 进行连接的装置。转接装置1通过外螺纹与总装药室3的内螺纹相连接。总装药室3所装 药剂是点火药和主装药，总装药室的数目可以根据需要进行设计，附图中采用四个装药室， 四个装药室均勻分布，总装药室3的另一端通过螺纹跟缓冲室及喷管4相连接。为了加工 和装备的方便，将缓冲室7和喷管8设计在一起，缓冲室7作用是使装药室的药剂能够充分 的燃烧，喷管8包括收口段、过渡段和扩张段，收口段和扩张段的形状是圆锥形的，喷管是 多个，可以根据需要进行设计，附图采用的是四个喷管。具体的工作过程如下首先由发爆器或者其它的装置将点火装置2中电点火头点 燃，然后电点火头将总装药室3中的点火药点燃，点火药将主装药点燃，主装药产生的燃气 及未充分燃烧的颗粒进入到缓冲室7进一步的充分燃烧，所得到的燃气经过拉瓦尔喷管8 的加速形成高速、高温气流，由喷管的嘴部喷出，根据作用力与反作用力的原理，推力器获 得了一个与气流方向相反的推力。不同的推力输出的实现是靠不同的点火方式来实现的， 通过不同的点火方式，可以选择点燃不同数目的总装药室3中的装药，从而实现变化推力 的输出。本实用新型所设计的推力器的尺寸大体如下总装药室3的外部直径66mm，长 为100mm，内部小装药室的直径是14mm，四个均勻分布。喷管(单一喷管)8的喉部直径为 12mm，扩张比为6. 25，过渡段的长度为5mm，缓冲室7的壁厚为10mm。点火装置2上的通孔 5大直径是8mm，小直径是2mm。连接装置1上的小孔6的直径是4mm。喷管(多喷管)的 喉部直径为10mm，喷嘴的直径为25mm。
权利要求1.一种多药室变推力推力器，包括点火装置[2]、缓冲室及喷管[4]和总装药室[3]，点 火装置[2]通过螺纹与装药室[3]相连接，总装药室图[3]的一端通过外螺纹与缓冲室及 喷管[4]相连接，缓冲室[7]和喷管[8]为一个整体，其特征在于还包括转接装置[1]，该 转接装置[1]通过外螺纹与外部仪器连接，该转接装置[1]的内螺纹与总装药室[3]另一 端的外螺纹连接，连接装置[1]上设有小孔W]，使点火装置[2]中点火头的脚线通到连接 装置[1]的外部，点火装置[2]的中间位置设有通孔[5]用以固定电点火头，所述通孔[5] 是一个前端直径大、后端直径小的长孔，电点火头的脚线由通孔后面直径小的孔中引出，然 后穿过小孔[6]通到推力器的外部进行点火；总装药室[3]内设置有2个以上均勻分布的 小装药室。
2.根据权利要求1所述的多药室变推力推力器，其特征在于喷管[8]包括收口段、过 渡段和扩张段，收口段和扩张段的形状为圆锥形。
3.根据权利要求1所述的多药室变推力推力器，其特征在于喷管[8]为单一喷管或 多个喷管有序排列。
专利摘要本实用新型公开了一种多药室变推力推力器，包括点火装置、缓冲室及喷管、总装药室和转接装置，点火装置通过螺纹与装药室相连接，总装药室图的一端通过螺纹与缓冲室及喷管相连接，转接装置通过外螺纹与外部仪器连接，转接装置的内螺纹与总装药室另一端的外螺纹连接，连接装置上设有小孔，使点火装置中点火头的脚线通到连接装置的外部，点火装置的中间位置设有通孔用以固定电点火头，电点火头的脚线由通孔后面直径小的孔中引出，然后穿过小孔通到推力器的外部进行点火；总装药室内设置有2个以上均匀分布的小装药室。本实用新型成本低、装配紧凑简单，可以缩短推力器的作用时间。
文档编号F02K9/28GK201925048SQ20102055738
公开日2011年8月10日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者李锦涛, 王文涛, 苏辉, 黄寅生 申请人:南京理工大学