硬隔板和脉冲发动机的制作方法

本实用新型涉及脉冲发动机技术领域，特别涉及一种硬隔板和脉冲发动机。

背景技术：

隔板装置是脉冲固体火箭发动机实现多次脉冲工作功能的核心部件。目前脉冲固体发动机的隔离装置主要分为非金属软隔板、非金属易碎式硬隔板、铝膜隔板以及金属栓塞式隔板。非金属软隔板的主要材料为高硅氧橡胶，橡胶软隔板存在以下缺陷：①其无法制备直径小于170mm的软隔板，使其无法应用于小口径飞行器上；②由于一级燃烧室工作时对橡胶烧蚀作用存在差异，所以橡胶软隔板在二级燃烧室工作时打开的压强及时间存在极大的差异，很大程度上影响了飞控系统对飞行器的姿态调整；③由于二级药柱需要紧贴橡胶隔板，极大地限制了固体发动机的结构设计。非金属易碎式隔板目前主要采用玻璃/陶瓷材料，陶瓷隔板存在以下缺陷：①陶瓷材料具有刻痕难加工、遇震易碎裂的缺陷；②陶瓷硬隔板需要配做钢制支撑座，使其重量大幅增加(以150～200mm口径为例，其重量超过5kg)；③陶瓷隔板破碎时产生的碎块边角尖锐，极易对一级燃烧室内壁的绝热层形成严重划伤，导致二级燃烧室工作时高温燃气对钢制飞行器内壁形成烧蚀，最终形成穿孔等严重影响武器正常工作的缺陷。铝膜隔板主要依靠金属支架作为支撑件，在支撑件与压板之间利用附着绝热层的铝膜进行密封，铝膜上设计有预制刻痕，该型隔板也存在着以下缺陷：①支架和压板材料一般选用45#碳钢，密度相对较重；②铝膜预制刻痕多为十字形，瞬时开大面积较小，降低了发动机的功率。金属栓塞式隔板主要依靠金属作为支撑件，在金属支撑件上设计有锥孔，并用钢制锥塞进行密封，这种隔板也存在着以下缺陷：①由于隔板结构存在着锥塞孔，其结构强度受到了影响，所以需要进一步加厚隔板结构(经常需要在20mm厚度以上)，导致整体重量极高；②钢制锥塞结构虽然可以承压和打开功能，然而瞬时打开面积较小，降低了发动机的功率，缩减了飞行器的射程且“喷射棒”会划伤发动机内壁。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种硬隔板，能够单向承受高压和单向瞬时破碎，且可避免划伤发动机燃烧室内壁。

本实用新型还提出一种具有上述硬隔板的脉冲发动机。

根据本实用新型的第一方面实施例的硬隔板，硬隔板包括法兰和呈圆拱形或者椭圆拱形的打开组件，法兰可设于脉冲发动机的燃烧室内壁上。所述打开组件设于所述法兰上，所述打开组件包括多个呈圈状的隔板圈，所述隔板圈包括多个预制块，所述预制块的边角倒钝，相邻两个所述隔板圈之间形成交接面一，与所述交接面一平行的直线和所述隔板圈的中轴线形成夹角。

根据本实用新型实施例的硬隔板，至少具有如下有益效果：本硬隔板的法兰和预制块可提前预制，预制块拼接成为隔板圈，各个隔板圈拼接成为打开组件，打开组件再拼在法兰上，硬隔板的组装方法简单。与所述交接面一平行的直线和所述隔板圈的中轴线形成夹角，使得打开组件具有正向破碎打开，反向可承受外界高压力的能力，也即是说打开组件具有自锁的功能；预制块的边角做了倒钝处理，预制块被从脉冲发动机燃烧室内抛出时，预制块不会刮伤燃烧室内壁。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔板圈相邻的两块预制块之间形成交接缝，相邻的两圈所述隔板圈的交接缝错位分布。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔板圈相邻的两块所述预制块之间形成交接缝，所述隔板圈的中轴线和所述交接缝处于同一平面上。

根据本实用新型的一些实施例，所述交接面一和所述交接缝用密封胶密封。

根据本实用新型的一些实施例，所述夹角为1.5°-7.5°。

根据本实用新型的一些实施例，所述法兰包括帽檐部和坡脚部，所述帽檐部设于所述坡脚部外侧，坡脚部中间开设有通孔，通孔内壁和所述隔板圈之间形成交接面二，与所述交接面二平行的直线和所述隔板圈的中轴线形成夹角。

根据本实用新型的一些实施例，所述隔板圈共计设有五个。

根据本实用新型的一些实施例，由外往内的所述夹角的依次为7.5°、6°、4.5°、3°、1.5°。

根据本实用新型的一些实施例，所述法兰和所述隔板圈为铝碳化硅复合材料。

根据本实用新型的第二方面实施例的脉冲发动机，脉冲发动机包括上述的硬隔板。根据本实用新型实施例的脉冲发动机，至少具有如下有益效果：硬隔板破碎时，打开组件的预制块分离为碎块，可避免燃烧室的内壁被刮伤，避免因碎块的尺寸过大而堵塞脉冲发动机的尾喷口；硬隔板的安装方法简单，且硬隔板不会过度增加脉冲发动机的重量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型实施例的硬隔板的示意图；

图2为图1示出的硬隔板的剖视示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右、正、反等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，一种硬隔板包括法兰100和呈圆拱形或者椭圆拱形的打开组件，法兰100可设于脉冲发动机的燃烧室内壁上。打开组件设于法兰100上，打开组件包括多个呈圈状的隔板圈200，隔板圈200包括多个预制块210，预制块210的边角倒钝，相邻两个隔板圈200之间形成交接面一，与交接面一平行的直线和隔板圈200的中轴线形成夹角。

本硬隔板的法兰100和预制块210可提前预制，预制块210拼接成为隔板圈200，各个隔板圈200拼接成为打开组件，打开组件再拼在法兰100上，组装方法简单。与交接面一平行的直线和隔板圈200的中轴线形成夹角，使得打开组件具有正向破碎打开，反向可承受外界高压力的能力，也即是说打开组件具有自锁的功能；预制块210的边角做了倒钝处理，预制块210被从脉冲发动机燃烧室内抛出时，预制块210不会刮伤燃烧室内壁；打开组件瞬时破碎为多个预制块210，可瞬时将脉冲发动机的功率提升到最大。

本实用新型的一些实施例中，隔板圈200相邻的两块预制块210之间形成交接缝，隔板圈200的中轴线和交接缝处于同一平面上。也即是说，预制块210的表面呈规则的扇形，便于大量制作预制块210以及预制块210与预制块210之间的拼接。预制块210可以采用铸造或者其他一体成型的方法制作，然后将预制块210的边角到钝。

本实用新型的一些实施例中，隔板圈200相邻的两块预制块210之间形成交接缝，相邻的两圈隔板圈200的交接缝错位分布。内圈隔板圈200的预制块210跨在外圈隔板圈200至少两块预制块210上，使得预制块210与预制块210之间紧密抵接，预制块210的受力平衡，最终使得打开组件的结构紧凑牢固，反向承压能力更强。

本实用新型的一些实施例中，交接面一和交接缝用密封胶密封，法兰与预制块210以及预制块210与预制块210之间可通过焊接的形式连接在一起，密封胶起到填充密封交接面一和交接缝的作用。

本实用新型的一些实施例中，夹角为1.5°-7.5°，夹角最大值不超过7.5°，因为夹角的存在，使得交接面一围成一个呈圆台状的通孔，通孔内的隔板圈200无法反向穿过通孔，最终使得打开组件具有反向承压的能力。

本实用新型的一些实施例中，法兰100包括帽檐部110和坡脚部120，帽檐部110设于坡脚部120外侧，通过帽檐部110便于将法兰100和燃烧室内壁连接，坡脚部120中间开设有通孔121，通孔121内壁和隔板圈200之间形成交接面二，与交接面二平行的直线和隔板圈200的中轴线形成夹角。此夹角的范围也可为1.5°-7.5°，此通孔121也呈圆台状，此通孔121使得打开组件可全部破碎打开。

本实用新型的一些实施例中，隔板圈200共计设有五个，当然也可以根据实际需求设置隔板圈200的个数。每个隔板圈200的预制块210尺寸和个数均不相同，越靠近中间的隔板圈200，其预制块210的个数越小，可以依据具体硬隔板的尺寸而设置每个隔板圈200的预制块210尺寸和个数。

本实用新型的一些具体实施例中，由外往内的夹角的依次为7.5°、6°、4.5°、3°、1.5°。也即是说，将隔板圈200依次命名为第一隔板圈至第五隔板圈，与法兰100抵接的隔板圈200为第一隔板圈，最中间的为第五隔板圈，第五隔板圈套在第四隔板圈外，第四隔板圈套在第三隔板圈外，以此类推。则法兰100和第一隔板圈之间的交接面二的夹角为7.5°，第一隔板圈和第二隔板圈之间的交接面一的夹角为6°，以此类推。因为越往外的隔板圈200会受到越大的反向压力，夹角越大，该隔板圈200的承压能力越大。

本实用新型的一些实施例中，法兰100和隔板圈200为铝碳化硅复合材料。高体分铝碳化硅材料密度为3.0g/cm3，压缩强度为400mpa，刚度不低于50gpa，能够充分满足硬隔板轻量化、承压以及打开压差大、尺寸稳定性高的需求，硬隔板设于两个燃烧室之间，硬隔板正向朝向先行工作的一级燃烧室，一级燃烧室工作时，铝碳化硅硬隔板承压面承压稳定；且在高温下，预制块210边角的铝会融化挥发、和其相关的碳化硅也会失去粘结而分散，从而会进一步钝化预制块210的棱角，避免预制块210刮伤燃烧室的内壁。

本实施例中，打开组件呈椭圆拱形；另一实施例中，打开组件呈圆拱形。

一种脉冲发动机，包括上述任一实施例的硬隔板。硬隔板设于脉冲发动机本体的燃烧室内，硬隔板可满足脉冲发动机多级燃烧室依次工作的需求，在后级燃烧室工作的时候，硬隔板破碎并从喷管组件排走，硬隔板的安装方法简单，两级燃烧室之间的隔离稳定，硬隔板不会过度增加脉冲发动机的重量，且硬隔板破碎时可避免燃烧室的内壁被刮伤，打开组件瞬时破碎为多个预制块210碎块，可瞬时将脉冲发动机的功率提升到最大。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。