一种旋转轨控固体发动机

技术领域

本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体而言，涉及一种旋转轨控固体发动机。

背景技术

固体火箭发动机由于具有结构简单、机动性好、推进剂密度大、推进剂可以储存在燃烧室中常备待用和操纵方便可靠等优点，常用于导弹和动能拦截器等轨控系统。轨控固体发动机通常在位于弹体质心平面内布局多个发动机或喷管，通过调节各发动机或喷管产生不同方向与大小的推力合成矢量推力。而轨控发动机推力矢量的控制方式主要是针对单个发动机或喷管的变燃气流率和脉宽调制变推力两种，这两种方式通常采用柱塞或者阀门等活动部件调节单个喷管推力，以不同推力的喷管合成矢量推力。由于存在严重的烧蚀现象，活动部件结构会发生变化，直接影响喷管推力大小和轨控发动机矢量推力方向。

发明内容

本发明旨在提供一种旋转轨控固体发动机，通过电机直驱喷管旋转实现推力矢量调节，避免了传统轨控发动机面临的活动部件烧蚀难题，提高了合成轨控矢量推力的响应速度和准确度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种旋转轨控固体发动机，包括：开口壳体；旋转电机，固定于壳体内壁上；支撑部件，位于所述旋转电机下方且固定连接在所述开口壳体内壁上；旋转喷管组件，固定在所述支撑部件上，包含多个呈圆周分布的旋转喷管，每个所述旋转喷管通过多喷管转接部件连接，且单个喷管的流道开闭由开关电磁阀控制；燃烧室，固定于所述开口壳体内不旋转，且位于支撑部件下方并与所述多喷管转接部件通过动密封部件连接，所述燃烧室内部安置有固体推进剂；其中，所述旋转电机的驱动轴与开口壳体同轴心，直接连接并驱动所述旋转喷管组件的喷管旋转。

优选地，所述支撑部件由一对中空结构件组成，通过安装在一对中空结构件之间中空位置上的轴承支撑所述旋转喷管。

优选地，所述旋转喷管组件包含6个呈圆周均匀分布的旋转喷管，相邻旋转喷管的夹角为60°。

优选地，所述旋转电机采用大力矩无刷直流电机。

本发明的有益效果：

本发明的旋转轨控固体发动机采用电机直驱旋转喷管组件的方法实现推力矢量调节，结合电磁阀快速控制单喷管开闭与喷管旋转，达到了轨控推力矢量沿周向360°任意方向合成的目的，避开了传统轨控推力矢量合成方案中存在的推力调节活动部件烧蚀难题，提高了轨控推力矢量控制可靠性。同时基于小惯量和小角度旋转，能够有效提高轨控推力矢量合成的准确性与响应速度。

附图说明

图1为本发明轨控固体发动机的主视图。

图2为本发明轨控固体发动机6个旋转喷管时设置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合本附图及实施例，对本发明做进一步的详细说明。需要强调，此处描述的具体实施例仅用于更好的阐述本发明，为本发明部分实施例，而非全部实施例，所以并不用作限定本发明。此外，下面描述的本发明实施例中涉及的技术特征，只要彼此间未构成冲突，即可以相互组合。

如图1和图2所示，旋转轨控固体发动机包括开口壳体7、旋转电机1、支撑部件2和旋转喷管组件等。其中，旋转电机1固定于开口壳体7内壁上，支撑部件2也固定连接在开口壳体7内壁上且位于旋转电机1下方。支撑部件2由一对中空结构件组成，通过安装在一对中空结构件之间中空位置上的轴承支撑所述旋转喷管3。旋转喷管组件固定在支撑部件2上的一对中空结构件中间。旋转喷管组件包含多个呈圆周分布的旋转喷管3，每个旋转喷管3通过多喷管转接部件4连接，单个旋转喷管3的流道开闭由开关电磁阀控制。燃烧室6也固定于开口壳体7内且不能旋转，其位于支撑部件2下方且与多喷管转接部件4通过动密封部件5连接，燃烧室6内部安置有固体推进剂。旋转电机1采用大力矩无刷直流电机，其驱动轴与开口壳体7同轴心且直接连接并驱动旋转喷管组件的旋转喷管3旋转。

在本发明的一个优选实施例中，所述旋转喷管组件包含6个呈圆周均匀分布的旋转喷管3，相邻旋转喷管3间的夹角为60°。

如图2所示，在轨控应用中，旋转喷管组件置于飞行器质心平面，通过开关阀门控制单个旋转喷管3开闭。

本发明的基本工作流程如下：先判定轨控推力方向，然后电机驱动旋转喷管组件小角度转动，同步进行发动机点火和对应喷管流道开启。如图2所示，在周向均匀分布有6个旋转喷管时，可以按照单喷管和双喷管工作两种模式，如控制单个旋转喷管点火，打开旋转喷管对应的开关电磁阀，输出推力或者控制相邻的两个旋转喷管同时点火，打开两个旋转喷管对应的两个开关电磁阀，输出推力。在周向均匀分布有6个旋转喷管时，按照单喷管和双喷管工作两种模式，可以确定6+6＝12个推力输出方向，相邻两个推力矢量之间夹角为30°。配合小惯量的电机旋转控制，喷管组件迅速旋转最大正负15°，则可以使推力矢量达到周向360°任意方向。由于开关阀只用控制开闭，简单可靠，且电机驱动旋转组件惯量小、旋转角度小，可大力提高轨控推力矢量合成的准确性和响应速度。

本发明可以通过6个均匀布置的标准喷管，结合单/双喷管开启的2种工作模式，实现沿周向的12个推力方向，利用旋转电机直接驱动旋转喷管组件，结合喷管组件旋转和单/双喷管打开模式实现周向360°任意方向的推力矢量，喷管数量不限。

以上所述仅是本发明的优选应用实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。