本發(fā)明涉及一種固體火箭發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及到一種固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置及固體火箭發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
1、對于長時間工作的小直徑固體火箭發(fā)動機(jī)，其口徑較小，裝藥空間十分有限，在滿足推力、總沖及工作時間等技術(shù)指標(biāo)的前提下，端燃裝藥方式具有裝填密度最大(滿裝填)、結(jié)構(gòu)簡單、平衡段推力平穩(wěn)等優(yōu)點，隨著推進(jìn)劑技術(shù)水平的大幅度提升，端燃裝藥方式越來越受到設(shè)計師的青睞。
2、但是，采用端面燃燒形式的固體火箭發(fā)動機(jī)低燃速推進(jìn)劑點火，存在如下問題：端面燃燒推進(jìn)劑一般為后部點火，點火藥盒中的燃?xì)饪赡芟蚬腆w推進(jìn)劑燃面上噴灑，也有可能向噴管方向噴灑，點火燃?xì)獾牧鲃觽鳠岽嬖陔S機(jī)性，可能會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)點火失敗，即使點火燃?xì)庀蛉济鎳姙⒁部赡苡捎趥鳠崃鲃与S機(jī)性較大導(dǎo)致點火延遲，使用端面燃面開槽的形式在一定程度上改善了點火成功率，但是，減少推進(jìn)劑藥量仍有點火失敗的可能，而且在低燃速端面推進(jìn)劑上失敗可能性更大。為了保證低燃速端面燃燒推進(jìn)劑裝藥能夠穩(wěn)定點火，必須發(fā)展新的點火方式。
3、現(xiàn)有技術(shù)cn115142985a公開了一種固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，包括藥盒殼體、煙火劑、堵片、雙基推進(jìn)劑、電點火頭、藥盒蓋及接插件，其通過電點火頭點燃煙火劑，再通過煙火劑引燃雙擊推進(jìn)劑，但是煙火劑與雙擊推進(jìn)劑只有一個接觸面，煙火劑被點燃時燃?xì)獾膰姙⒎较蚩赡苁撬幒袣んw頂部、堵片或者電點火頭，不一定流向雙基推進(jìn)劑，只有煙火劑與雙基推進(jìn)劑的連接處被點燃時才能確定雙基推進(jìn)劑被引燃，另外，裝置內(nèi)的燃?xì)鈿饬魇紫葲_向藥盒殼體的頂部，再分流至堵片處打開堵片，因氣流分流時損失了一定的壓力，使得雙基推進(jìn)劑的端面點火產(chǎn)生一定的點火延遲，有可能導(dǎo)致點火失敗。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置及固體火箭發(fā)動機(jī)，改善傳統(tǒng)點火裝置的點火藥盒高溫燃?xì)鈬姙⒎较虿淮_定、點火藥盒燃?xì)饬鲃觽鳠岵豢煽?、點火成功率低的問題。
2、本發(fā)明提供一種固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，包括殼體、端燃推進(jìn)劑和點火藥盒，所述殼體的內(nèi)腔分為燃燒室和噴管腔，所述端燃推進(jìn)劑和所述點火藥盒安裝在所述燃燒室內(nèi)，所述端燃推進(jìn)劑朝向所述噴管腔的一端設(shè)有凸臺，所述點火藥盒設(shè)置在所述燃燒室靠近所述噴管腔的一端，所述點火藥盒中部設(shè)有連通孔，所述凸臺部分進(jìn)入所述連通孔中，所述燃燒室中未被所述端燃推進(jìn)劑填滿的空間構(gòu)成換熱腔，所述凸臺的端面與所述噴管腔之間未被填滿的空間構(gòu)成換熱狹縫，所述換熱腔、所述換熱狹縫和所述噴管腔連通。
3、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置開始點火時，高溫燃?xì)庠谌紵覂?nèi)的換熱腔形成局部高壓氣流，并且端燃推進(jìn)劑的凸臺部分設(shè)置在燃燒室靠近噴管腔的一端，點火藥盒工作后點火燃?xì)獗厝涣鹘?jīng)換熱狹縫，使點火燃?xì)夂投巳纪七M(jìn)劑表面的接觸由傳統(tǒng)的隨機(jī)性低強(qiáng)度接觸改善為確定性高強(qiáng)度接觸，殼體還能防止熱能損失，控制高壓的高溫燃?xì)鈧鳠峤o端燃推進(jìn)劑的凸臺，而且換熱狹縫縮小了點火燃?xì)獾牧魍ń孛娣e，使點火燃?xì)獾拿芏忍岣?、流速加快，高壓高溫燃?xì)庠趽Q熱狹縫中與凸臺完成確定性強(qiáng)對流換熱，保證高效傳熱給端燃推進(jìn)劑，使得端燃推進(jìn)劑的端面能夠被成功快速點燃，避免了推進(jìn)劑表面緩慢加熱導(dǎo)致的點火延遲現(xiàn)象，本發(fā)明提高了高溫燃?xì)鈧鳠岱较虻拇_定性，進(jìn)一步提高了點火裝置的點火成功率和固體火箭的可靠性。
4、優(yōu)選的是，所述換熱腔和所述燃燒室的體積比為1:(15-70)?？刂茡Q熱腔和燃燒室的體積比在合理范圍內(nèi)，使得換熱腔足以容納點火藥盒產(chǎn)生的高溫燃?xì)猓⑶夷軌蛐纬筛邏簹怏w，換熱腔體積過大會導(dǎo)致無法形成高壓高溫燃?xì)?，體積過小會形成局部強(qiáng)高壓，可能引起爆炸。
5、優(yōu)選的是，所述點火藥盒的內(nèi)壁與所述凸臺的外壁之間的距離為0.5-10cm，所述凸臺的端面與所述噴管腔之間的距離與為3-8cm。點火藥盒內(nèi)壁與凸臺外壁之間留出合適距離的縫隙，用于接通換熱腔和換熱狹縫，還便于點火藥盒引燃后的高溫燃?xì)獬浞謹(jǐn)U流，擴(kuò)大高溫燃?xì)獾臄U(kuò)散面積，更快形成高壓高溫燃?xì)?，通過控制凸臺端面與噴管腔之間的距離來設(shè)置合適的換熱狹縫寬度，能夠確保高溫燃?xì)饽鼙３指咚賿呗油古_，形成強(qiáng)制對流，保證點火成功。
6、優(yōu)選的是，其特征在于，所述點火藥盒的內(nèi)壁與外壁之間的厚度為0.8-1.5cm，所述凸臺進(jìn)入所述連通孔部分的長度為0.1-1.3cm。控制點火藥盒的厚度在合理范圍內(nèi)能夠為換熱腔留出合適的體積，為點火提供充足的初始高溫燃?xì)獾耐瑫r增強(qiáng)點火效果，設(shè)置凸臺進(jìn)入連通孔部分的長度能夠保證換熱狹縫的空間大小，從而控制高溫高壓燃?xì)鈴膿Q熱狹縫中流出時能夠與凸臺強(qiáng)制接觸引燃凸臺，提高了點火成功率。
7、優(yōu)選的是，所述端燃推進(jìn)劑為端羥基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、雙基推進(jìn)劑、聚氯乙烯、硝酸銨、聚氨酯、聚丁二烯丙烯腈、丙烯酸丁二烯共聚物中的一種或多種。
8、優(yōu)選的是，所述噴管腔包括依次連接的收斂段、喉段和擴(kuò)大段，所述收斂段與所述燃燒室相連，沿遠(yuǎn)離所述燃燒室方向，所述收斂段的開口逐漸縮小，所述喉段的開口大小不變，所述擴(kuò)大段的開口逐漸增大。收斂段內(nèi)徑逐漸縮小以及喉段內(nèi)徑小能夠增大氣流流速，擴(kuò)大段內(nèi)徑逐漸增大便于高速氣流噴出，產(chǎn)生強(qiáng)大推力，增強(qiáng)了點火裝置的推動效果。
9、優(yōu)選的是，所述擴(kuò)大段內(nèi)設(shè)有堵蓋。堵蓋使得噴管腔與燃燒室之間形成封閉空間，有利于高溫氣流在此封閉空間中形成高溫高壓氣體，當(dāng)噴管腔內(nèi)的氣體達(dá)到一定壓力，堵蓋受力彈出噴管腔，高壓噴氣也隨之噴出。
10、優(yōu)選的是，所述殼體包括外殼體和殼體絕熱層，所述殼體絕熱層鋪設(shè)在所述外殼體的內(nèi)壁上。
11、優(yōu)選的是，所述燃燒室內(nèi)還設(shè)有桶狀的阻燃層，其開口朝向所述噴管腔，所述阻燃層鋪設(shè)在所述殼體絕熱層的內(nèi)壁上。
12、設(shè)置殼體絕熱層和阻燃層能夠有效防止燃燒室和噴管腔內(nèi)的熱能流失，確保點火裝置內(nèi)部溫度保持在端燃推進(jìn)劑的燃點溫度以上，保證點火成功率，阻燃層能使端燃推進(jìn)劑保持端面燃燒，防止端燃推進(jìn)劑的外壁和端面同時發(fā)生燃燒，導(dǎo)致傳熱方向紊亂影響點火成功率。
13、本發(fā)明還提供一種安裝有上述固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置的固體火箭發(fā)動機(jī)。該固體火箭發(fā)動機(jī)的點火成功率達(dá)99.9％以上。
14、本發(fā)明的有益效果有兩點：第一，本發(fā)明設(shè)計的端燃推進(jìn)劑具有凸臺結(jié)構(gòu)，點火藥盒位于凸臺結(jié)構(gòu)的上游，點火燃?xì)庵荒芡ㄟ^換熱狹縫流出到噴管腔，使燃?xì)獗厝涣鲃訏呗油七M(jìn)劑表面，增加了流動方向的確定性；第二，換熱狹縫縮小了點火燃?xì)獾牧鲃咏孛娣e，使點火燃?xì)獾膲簭?qiáng)提高，流速加快，進(jìn)而提高了對端燃推進(jìn)劑表面的的強(qiáng)制傳熱效果，增加了點火燃?xì)鈱ν七M(jìn)劑的加熱強(qiáng)度，本發(fā)明通過確定高溫燃?xì)獾膫鳠岱较騺泶_保端燃推進(jìn)劑的端面能被成功點燃，點火裝置能夠成功點火，進(jìn)一步提高了固體火箭發(fā)動機(jī)的點火成功率和安全性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。
1.一種固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，包括殼體(1)、端燃推進(jìn)劑(2)和點火藥盒(7)，所述殼體(1)的內(nèi)腔分為燃燒室(4)和噴管腔(5)，所述端燃推進(jìn)劑(2)和所述點火藥盒(7)安裝在所述燃燒室(4)內(nèi)，所述端燃推進(jìn)劑(2)朝向所述噴管腔(5)的一端設(shè)有凸臺(21)，所述點火藥盒(7)設(shè)置在所述燃燒室(4)靠近所述噴管腔(5)的一端，所述點火藥盒(7)中部設(shè)有連通孔，所述凸臺(21)部分進(jìn)入所述連通孔中，所述燃燒室(4)中未被所述端燃推進(jìn)劑(2)填滿的空間構(gòu)成換熱腔(6)，所述凸臺(21)的端面與所述噴管腔(5)之間未被填滿的空間構(gòu)成換熱狹縫(8)，所述換熱腔(6)、所述換熱狹縫(8)和所述噴管腔(5)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述換熱腔(6)和所述燃燒室(4)的體積比為1:(15-70)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述點火藥盒(7)的內(nèi)壁與所述凸臺(21)的外壁之間的距離為0.5-10cm，所述凸臺(21)的端面與所述噴管腔(5)之間的距離為3-8cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述點火藥盒(7)的內(nèi)壁與外壁之間的厚度為0.8-1.5cm，所述凸臺(21)進(jìn)入所述連通孔部分的長度為0.1-1.3cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述端燃推進(jìn)劑(2)的材料選自端羥基聚丁二烯、端羧基聚丁二烯、雙基推進(jìn)劑、聚氯乙烯、硝酸銨、聚氨酯、聚丁二烯丙烯腈、丙烯酸丁二烯共聚物中的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述噴管腔(5)包括依次連接的收斂段、喉段(9)和擴(kuò)大段，所述收斂段與所述燃燒室(4)相連，沿遠(yuǎn)離所述燃燒室(4)方向，所述收斂段的開口逐漸縮小，所述喉段(9)的開口大小不變，所述擴(kuò)大段的開口逐漸增大。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述擴(kuò)大段內(nèi)設(shè)有堵蓋(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述殼體(1)包括外殼體(11)和殼體絕熱層(12)，所述殼體絕熱層(12)鋪設(shè)在所述外殼體(11)的內(nèi)壁上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置，其特征在于，所述燃燒室(4)內(nèi)還設(shè)有桶狀的阻燃層(3)，其開口朝向所述噴管腔(5)，所述阻燃層(3)鋪設(shè)在所述殼體絕熱層(12)的內(nèi)壁上。
10.一種固體火箭發(fā)動機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9任一所述的固體火箭發(fā)動機(jī)點火裝置。