一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置及控制方法与流程

其他产品的制造及其应用技术1.本发明属于火箭冷发射技术领域，具体涉及一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置及控制方法。背景技术：2.物质液气相态突变会产生强膨胀特性，可设计成为弹射动力源应用于火箭冷弹射技术领域，利用液气相态突变动力实现火箭冷弹射主要原理是液态物质在火箭液气相态突变冷弹射模块化动力装置中激发发生超临界相态突变，膨胀后的高压混合气体迅速膨胀对外做功，作用于火箭托板底部产生瞬时大推力，将火箭弹射出去。3.现有的火箭液气相态突变冷弹射模块化动力装置与发射筒通过导流管道连通至火箭托板底部，火箭液气相态突变冷弹射模块化动力装置位于发射筒外部，导流管道通过发射筒侧壁进入发射筒，极易产生不均匀气体压力作用于火箭托板底部。然而，火箭弹射时需要确保作用于火箭托板底部的推力均匀，才能满足内弹道发射参数技术指标。因此，必须解决火箭液气相态突变冷弹射模块化动力装置导入至发射筒底部的气体流量均匀，压力稳定。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置及控制方法，能够确保进入至发射筒底部壁面的气体压力稳定均匀，作用于火箭托板底部的推力均匀，提升火箭冷弹射稳定性。5.一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置，包括初容室(1)、均压管(6)、软管(3)、导流室、导流管(4)以及固定安装于初容室(1)上的火箭托板(2)；6.初容室(1)为圆柱形腔体，上端通过圆形的火箭托板(2)封盖；火箭托板(2)上设置有释流孔(21)；7.均压管(6)从初容室(1)的侧面进入到初容室(1)内，延伸方向为沿初容室(1)的任意一个直径方向，均压管(6)一端封闭，并靠近初容室(1)的内壁，均压管(6)另一端伸出于初容室(1)筒外，固定连接软管(3)；软管(3)的另一端固定连接导流管(4)，导流管(4)末端封闭，导流管(4)上设置有多个导流室；每个导流室上设置有一组相态突变动力模块(5)，每组相态突变动力模块(5)设置有多根相态突变动力单元(50)；导流室的下端设有通气孔，与导流管(4)联通；上端开口，与相态突变动力单元(50)的出气口密封对接；当相态突变动力单元(50)被激发后，产生的二氧化碳气体进入导流管(4)中；8.均压管(6)在初容室(1)内的部分设置有多组泄压孔(61)，每组泄压孔(61)在均压管(6)的管壁的同一个圆上均匀分布，相邻两组的距离相等。9.较佳的，释流孔(21)的直径di为：10.[0011][0012]其中，n为均压管(6)上设置的释流孔(21)的组数，s为每组中个释流孔(21)的个数；i＝1,2,...,n；ai为第i组中释流孔(21)的表面积，ac为均压管(6)管道的截面积。[0013]较佳的，释流孔(21)在火箭托板(2)上距离圆心为二分之一直径处均匀分布。[0014]较佳的，所述释流孔(21)设置数量为20-32个。[0015]较佳的，所述导流室为3个。[0016]较佳的，导流管(4)横截面积是导流室出口横截面积的2～4倍；初容室(1)横截面积是均压管(6)横截面积的4～6倍，初容室(1)横截面积为释流孔(21)面积和的350～380倍；均压管(6)中心距离初容室(1)顶端距离控制在初容室(1)高度的2/5处；5根相态突变动力单元(50)出口横截面积是导流室出口横截面积1～1.5倍。[0017]较佳的，所述导流室有3个，每组相态突变动力模块(5)设置20个互相平行放置的相态突变动力单元(50)。[0018]一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置的控制方法，根据火箭弹射时所需二氧化碳气体的用量和流量，分时对相态突变动力单元(50)进行激发。[0019]本发明具有如下有益效果：[0020]本发明的目的是提供一种火箭弹射动力气体均压减压整流装置及控制方法，通过控制相态突变动力单元激发时序实现气体均匀释放至导流管，确保进入初容室的混合气保持压力、流量的均匀；按一定尺寸规则设置带有泄压孔的均压管，使得由导流管释放的混合气压力、流量均匀进入初容室。附图说明[0021]图1为本发明均压减压整流装置整体结构示意图；[0022]图2为本发明相态突变动力模块结构示意图；[0023]图3为本发明均压减压整理装置内部结构示意图；[0024]图4为均压减压整流过程原理图。[0025]其中，1-初容室，2-火箭托板，3-软管，4-导流管，41，42-，43-导流室，5-相态突变动力模块，50-相态突变动力单元，6-均压管，61-泄压孔。具体实施方式[0026]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。[0027]一种均压整流装置，如图1所示，包括初容室1、均压管6、软管3、导流室、导流管4以及固定安装于初容室1上的火箭托板2；[0028]初容室1为圆柱形腔体，上端通过圆形的火箭托板2封盖；火箭托板2上设置有释流孔21，本实施例中，释流孔21在火箭托板2上距离圆心为二分之一直径处均匀分布，本实施例中，释流孔21设置数量为20-32个。[0029]均压管6从初容室1的侧面进入到初容室1内，延伸方向为沿初容室1的任意一个直径方向，均压管6一端封闭，并靠近初容室1的内壁，均压管6另一端伸出于初容室1筒外，并通过法兰固定连接软管3；软管3的另一端通过法兰固定连接导流管4，导流管4末端封闭，导流管4上设置有若干导流室，本实施例中设置3个，分别为第一导流室41、第二导流室42和第三导流室43；每个导流室上设置有一组相态突变动力模块5，如图2所示，每组相态突变动力模块5设置有多根相态突变动力单元50；导流室的下端设有通气孔，与导流管4联通；上端开口，与相态突变动力模块50的出气口密封对接；当相态突变动力模块50被激发后，产生的二氧化碳气体进入导流管4中。[0030]如图3所示，均压管6在初容室1内的部分设置有多组泄压孔61，每组泄压孔61在均压管6的管壁的同一个圆上均匀分布，相邻两组的距离相等，本实施例中，包括6组泄压孔，分别为第一组泄压孔611、第二组泄压孔612、第三组泄压孔613、第四组泄压孔614、第五组泄压孔615及第六组泄压孔616。为了保证气体从均压管6中均匀释放，需要对泄压孔61的孔径进行设计，具体如下：[0031]假设从相态突变动力单元50流入均压管6的总流量为q(质量流量)，均压管6横向选择距离相等的n个位置(最后一个位置为均压管6的封闭端)，设每个位置的周向设置有s个泄压孔61，第i个位置处单个泄压孔61的表面积为ai，均压管6的截面积为ac；[0032]设流入第i个位置处的截面的流量为qi，在这个截面向上释放的流量为qi'；[0033]每一个截面释放的流量相等，又因为总流量q等于所有截面释放的流量之和，所以有：[0034][0035]高压气体在同一个截面上压强一致，在第i个截面的压强为pi：[0036]q1＝q[0037]q2＝q1-q'1[0038]q3＝q2-q'2ꢀꢀ(2)[0039]…[0040]qn＝qn-1-q'n-1[0041]可得流入第i个截面的流量为：[0042]qi＝ac·piꢀꢀ(3)[0043]截面向上释放的流量为：[0044]q'i＝s·ai·piꢀꢀ(4)[0045]由(2)式得：[0046]qi＝q-(i-1)q'iꢀꢀ(5)[0047]联立(3)式和(5)式，再由和q＝ac·p1可得：[0048][0049]又由(1)、(4)式可知：[0050]ai·pi＝a1·p1ꢀꢀ(7)[0051]联立(6)式和(7)式，可得：[0052][0053]得到任意i截面的泄压孔61表面积和第一个截面泄压孔61表面积的关系.[0054]联立(1)式和(4)式，可得：[0055][0056]由(3)式可知：[0057][0058]联立(9)式和(10)式，可得：[0059][0060]再由(8)式，得到：[0061][0062]可得泄压孔21的直径di：[0063][0064][0065]本发明中，导流管4横截面积是导流室出口横截面积的2～4倍，初容室1横截面积是均压管6横截面积的4～6倍，初容室1横截面积为释流孔21面积和的350～380倍；均压管6中心距离初容室1顶端距离控制在初容室1高度的2/5处；5根相态突变动力单元50出口横截面积是导流室出口横截面积1～1.5倍。[0066]本实施中，均压管6内孔直径设置为700mm；导流管4横截面积是导流室出口横截面积的2倍，初容室1横截面积是导流管4横截面积的4倍，初容室1横截面积为释流孔21面积和的350倍；导流管4中心距离初容室1顶端距离为初容室1高度的2/5；5根相态突变动力单元50出口横截面积之和是导流室5出口横截面积1.1倍，如表1所示为均压减压整流装置各截面积关系表。[0067]表1[0068][0069][0070]如图4所示，本发明还提供了一种基于上述均压整流装置的控制方法，根据二氧化碳气体的用量和流量，可以对相态突变动力单元50激发的数量和顺序进行控制，本实施例中的控制方法如下：[0071]第一导流室41连接的相态突变动力单元50激发规则为：单次5根相态突变动力单元50同时激发，激发时序为23ms-45ms-56ms-67ms；[0072]第二导流室42连接的相态突变动力单元50激发规则为：单次5根相态突变动力单元50同时激发，激发时序为75ms-95ms-112ms-130ms；[0073]第三导流室43连接的相态突变动力单元50激发规则为：单次5根相态突变动力单元50同时激发，激发时序为150ms-169ms-183ms-198ms。[0074]第一导流室41、第二导流室42、第三导流室43释放高压相态突变混合气的时间间隔为30ms。[0075]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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