1.本发明涉及一种采用电控固体推进剂的推力可调、可多次启动火箭发动机，属于特种固体推进剂火箭发动机领域。
背景技术：
2.电控固体推力器实现了火箭启停可控、推力可调，但现有的电控固体推力器存在着诸多问题。现有电控固体推力器主要包括同轴式电极结构和端面燃烧式电极结构的推力器。
3.同轴式微型推力器推力小，装药量少、工作时间短。可通过并联的方式增加推力器推力，但同时会增加推力器自身重量。
4.端面燃烧式推力器是在推进剂两个端面之间施加电场，进而控制推进剂的燃烧。这种方式的缺点是随着推进剂的初始长度的增加，所需要的初始点火功率也在不断提高。随着推进剂的不断燃烧，推进剂的长度也在不断变化，造成推进剂的阻值不断变化，引起流经推进剂的电流不断变化，最终造成推进剂燃烧不稳定。
5.因此，针对以上不足，需要提供一种能够精确控制推力的装置，即使推进剂燃烧导致其长度变化，也能提供用于控制的稳定的阻值参数。
技术实现要素：
6.针对现有端面燃烧式推力器存在推力控制不稳定问题，本发明提供一种电控固体推力器，采用独特的电极结构实现两个电极间推进剂的电阻保持不变，提高推力控制的精度。
7.本发明所述一种电控固体推力器，包括壳体1、绝热绝缘套2、电极压片3、燃烧电极固定套4、燃烧电极5、喷管6、方环形电极、电控固体推进剂药柱9、推进剂药柱推板10、供给弹簧11、前封头挡板13和前封头14；
8.所述方环形电极包括四个电极片7和方形固定架8，方形固定架8为导电部件，四个电极片7对称设置于方形固定架8上；电极片7的悬空端向中心轴倾斜且均具有弧形接触面，四个电极片7围成大小可调的、轴向通透的方形区域；
9.壳体1为两端开口结构，壳体1内腔末端设置有燃烧电极固定套4，燃烧电极固定套4设置有圆环形缺口，燃烧电极5卡固于该圆环形缺口处，并用电极压片3封堵填平该圆环形缺口；
10.绝热绝缘套2与燃烧电极固定套4并列同轴设置于壳体1内腔，且二者内腔相连通；绝热绝缘套2末端设置有截面正方形的电极安装凹槽2-1，方形固定架8卡固于该电极安装凹槽2-1中，电控固体推进剂药柱9末端从四个电极片7围成的方形区域中穿过并顶压在燃烧电极5端面上，电控固体推进剂药柱9为方形结构，四个电极片7的末端与电控固体推进剂药柱9的四个侧面分别接触；
11.方环形电极与燃烧电极5之间具有轴向工作间隙；
12.前封头挡板13内端面与供给弹簧11的首端固定，供给弹簧11的末端与推进剂药柱推板10固定，推进剂药柱推板10顶压在电控固体推进剂药柱9的首端；
13.前封头14扣合在前封头挡板13外部并与壳体1的首端固定连接；
14.壳体1的末端与喷管6的大口固定连接。
15.优选地，电极片7通过螺柱固定在方形固定架8上，电极片7通过绕螺柱转动来实现围合的方形区域大小的调整，以装填不同尺寸的电控固体推进剂药柱9。
16.优选地，还包括方环形电极接线柱12和燃烧电极接线柱15；
17.绝热绝缘套2设置有一号轴向通孔2-2，前封头挡板13和前封头14对应位置设置与其连通的一号通孔，所述方环形电极接线柱12依次从前封头14对应的一号通孔、前封头挡板13对应的一号通孔和一号轴向通孔2-2穿过并与方环形电极的方形固定架8连接；
18.绝热绝缘套2设置有二号轴向通孔2-3，前封头挡板13、前封头14和电极压片3对应位置设置与其连通的二号通孔，所述燃烧电极接线柱15依次从前封头14对应的二号通孔、前封头挡板13对应的二号通孔、二号轴向通孔2-3和电极压片3对应的通孔穿过并与燃烧电极5连接。
19.优选地，燃烧电极5为平板孔状电极。
20.优选地，绝热绝缘套2采用隔热陶瓷材料。
21.本发明的有益效果：
22.(1)、本发明可以通过施加或撤除电压实现重复点火与熄火，并且可以通过需求改变加载电压，进而改变推力器推力。采用的新型电极结构可以保持电极间推进剂的电阻保持不变，可以有效的提高推力控制的精度。
23.(2)、改变了以往电控固体推力器电极和推进剂药柱的接触方式。
24.(3)、优化了燃烧电极的设计，减小了接触面积，提高了电流密度，降低了点火功率，使得推进剂燃烧更稳定。
25.(4)、将电极的接线柱埋入绝热套内，降低了推进剂燃烧产生的高温燃气对线路的烧蚀作用，增加了推力器的使用寿命。
附图说明
26.图1是本发明所述一种电控固体推力器的平面结构示意图；
27.图2是方环形电极的平面结构示意图；
28.图3是绝热绝缘套的平面结构示意图；
29.图4是燃烧电极安装于壳体内的结构示意图；
30.图5是方环形电极安装于壳体内的原理图；
31.图6是方环形电极、燃烧电极与电控固体推进剂药柱的装配示意图。
32.图中：1-壳体；2-绝热绝缘套；3-电极压片；4-燃烧电极固定套；5-燃烧电极；6-喷管；7-电极片；8-电极片固定套；9-电控固体推进剂药柱；10-推进剂药柱推板；11-供给弹簧；12-方环形电极接线柱；13-前封头挡板；14-前封头；15-燃烧电极接线柱。
33.2-1、电极安装凹槽；2-2、一号轴向通孔；2-3、二号轴向通孔。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
37.具体实施方式一：下面结合图1～6说明本实施方式，本实施方式所述一种电控固体推力器，包括壳体1、绝热绝缘套2、电极压片3、燃烧电极固定套4、燃烧电极5、喷管6、方环形电极、电控固体推进剂药柱9、推进剂药柱推板10、供给弹簧11、前封头挡板13和前封头14；
38.所述方环形电极包括四个电极片7和方形固定架8，方形固定架8为导电部件，四个电极片7对称设置于方形固定架8上；电极片7的悬空端向中心轴倾斜且均具有弧形接触面，四个电极片7围成大小可调的、轴向通透的方形区域；
39.壳体1为两端开口结构，壳体1内腔末端设置有燃烧电极固定套4，燃烧电极固定套4设置有圆环形缺口，燃烧电极5卡固于该圆环形缺口处，并用电极压片3封堵填平该圆环形缺口；
40.绝热绝缘套2与燃烧电极固定套4并列同轴设置于壳体1内腔，且二者内腔相连通；绝热绝缘套2末端设置有截面正方形的电极安装凹槽2-1，方形固定架8卡固于该电极安装凹槽2-1中，电控固体推进剂药柱9末端从四个电极片7围成的方形区域中穿过并顶压在燃烧电极5端面上，电控固体推进剂药柱9为方形结构，四个电极片7的末端与电控固体推进剂药柱9的四个侧面分别接触；
41.方环形电极与燃烧电极5之间具有轴向工作间隙；
42.前封头挡板13内端面与供给弹簧11的首端固定，供给弹簧11的末端与推进剂药柱推板10固定，推进剂药柱推板10顶压在电控固体推进剂药柱9的首端；
43.前封头14扣合在前封头挡板13外部并与壳体1的首端固定连接；
44.壳体1的末端与喷管6的大口固定连接。
45.本发明的电控固体推力器改变了原有电控固体推力器的电极结构，提高了推进剂燃烧稳定性，同时提高了推力器工作的可控性。采用环形电极接触与端面燃烧相结合的燃烧模式，使得电极间的推进剂长度保持一定，进而保证推力器工作时两电极间的电阻保持一定。当施加电压时，确保产生推力大小保持恒定。调节电压时，利用电压与推力之间的线性关系，实现对推力的精准调节。
46.本实施方式重点在于包括两个电极：燃烧电极5和方环形电极，其中燃烧电极5位于电控固体推进剂药柱9末端，电控固体推进剂药柱9于燃烧室中，在供给弹簧11预紧力的作用下，燃烧电极5末端面始终与燃烧电极5保持紧密接触。
47.所述方环形电极包括四个电极片7和方形固定架8，电极片7均向内倾斜，四个电极片7末端的弧形接触面各压持电控固体推进剂药柱9的一个侧面，满足与不同尺寸的电控固体推进剂侧面相切，便于两者之间的相对滑动，减小推进剂的滑动阻力。电极片7通过螺柱
固定在方形固定架8上，电极片7可以绕螺柱转动以实现调整围合的方形区域的大小，以装填不同尺寸的电控固体推进剂药柱9。所述电控固体推进剂药柱9为长方体型，其横向截面为正方形。
48.由于方形固定架8为导电部件，四个电极片7和方形固定架8相互之间电连通共同构成一个电极：方环形电极。
49.燃烧电极5和方环形电极之间具有一定的轴向距离，一旦装填的电控固体推进剂药柱9的尺寸固定，则两个电极之间的轴向距离就保持恒定，确保两电极间推进剂长度恒定，则电阻恒定，进而推力器的推力输出调整不再受推力剂燃烧长度变化的影响。
50.进一步，包括方环形电极接线柱12和燃烧电极接线柱15，分别和方环形电极和燃烧电极5相连接。
51.装配过程为：首先将燃烧电极5装入燃烧电极固定套4的环形缺口中，再装入电极压片3，并将通孔与燃烧电极接线柱对齐，接入燃烧电极接线柱15，组成结构参见图4所示。
52.其次，将方环状电极组装好，接线孔与绝热绝缘套2上通孔对齐后，将方环状电极固定入绝热绝缘套2的电极安装凹槽2-1内，再插入方环形电极接线柱12，组装后的结构从壳体1首端滑入壳体1内部，直至绝热绝缘套2与燃烧电极固定套4接触。
53.再次，将电控固体推进剂药柱9从方环形电极中间插入顶压在燃烧电极5的端面上；
54.然后，将前封头挡板13、供给弹簧11、推进剂药柱推板10组装固定在一起，装入壳体1内，推进剂药柱推板10与电控固体推进剂药柱9接触，供给弹簧11给电控固体推进剂药柱9施加预紧力；
55.最后，将前封头14与壳体1首端焊接，将喷管6与壳体1末端焊接，完成推力器组装。
56.主要的工作过程为：本发明中的方环形电极与燃烧电极5分别与直流电源的负极和正极连接。根据推力需求，设置初始的点火电压。方环形电极与燃烧电极5之间的距离是保持不变的，电极间推进剂的长度也保持恒定，进而实现了推力器进入稳定工作后推进剂的电阻保持恒定，使得推进剂的燃速保持恒定，进而实现推力器推力的稳定控制。若根据实际情况进行推力调节，可以通过改变调节电压来实现。当需要推力器停车时，关闭电源即可实现。再次加载电压时，推力器实现二次点火。整个过程是可以重复的。
57.具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，燃烧电极5为平板孔状电极。燃烧电极5上有许多排气孔，有利于电控固体推进剂燃烧产生的高温燃气的排放。
58.燃烧电极由电极压片3和燃烧电极固定套4固定，优化以往的燃烧电极结构，增加电极孔直径，减少孔间间距，减小与推进剂的接触面积，降低推进剂的点火功率。
59.作为实施例，所述的燃烧电极(5)的电极孔直径为2mm，孔间间距为0.7mm。
60.具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，绝热绝缘套2采用隔热陶瓷材料。
61.绝热绝缘套2用于隔绝燃烧室内的高温燃气和接线柱的电流，对推力器的其他部件起到保护作用。推力器最外层为壳体1，喷管6在另一端，直接与壳体1焊接在一起。
62.采用绝热与绝缘的一体化设计，简化了以往绝热层与绝缘层的独立设计结构，内有凹槽和通孔，用于固定电极片固定套4和保护电极接线柱。采用隔热陶瓷材料，一方面隔
绝推进剂燃烧产生的热量，保护壳体和埋于其内的接线柱，另一方面对接线柱和电极等带电元件进行绝缘，防止推力器其他部分带电。
63.绝热绝缘套2设置有一号轴向通孔2-2，前封头挡板13和前封头14对应位置设置与其连通的一号通孔，所述方环形电极接线柱12依次从前封头14对应的一号通孔、前封头挡板13对应的一号通孔和一号轴向通孔2-2穿过并与方环形电极的方形固定架8连接；
64.绝热绝缘套2设置有二号轴向通孔2-3，前封头挡板13、前封头14和电极压片3对应位置设置与其连通的二号通孔，所述燃烧电极接线柱15依次从前封头14对应的二号通孔、前封头挡板13对应的二号通孔、二号轴向通孔2-3和电极压片3对应的通孔穿过并与燃烧电极5连接。
65.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其它所述实施例中。