一种冷弹射用固体燃气发生器

本发明属于燃气发生器领域，涉及一种固体燃气发生器，尤其涉及一种冷弹射用固体燃气发生器。

背景技术：

1、导弹发射方式按动力系统可分为热发射和冷弹射。其中，热发射为导弹靠自身的发动机产生推力离开发射装置的方式，发射过程中会排出大量高温高压燃气，烧蚀发射台及导流装置。冷弹射是指依靠外力将导弹发射出筒的发射方式，不需要考虑燃气流对发射装置的烧蚀、冲刷以及燃气流处理等问题。正因为冷弹射具有更高的安全性、适应性和可靠性，所以该发射方式越来越广泛。

2、导弹在其冷发射出筒的过程中，燃气发生器工作状态的变化会直接影响导弹的推力，进而影响导弹的加速度、速度和飞行轨迹。具体来说，当燃气发生器推力变化过快时，导弹会受到过大的瞬间压力，其控制系统会无法及时调整以适应这种快速变化，同时导弹的加速度会随之增大，这会导致导弹的速度提升，从而改变其飞行轨迹；当燃气发生器推力变化过慢时，导弹的出筒加速度会减小，影响其到达目标的时间和精确度。由此可见，燃气发生器的工作稳定性对于导弹的发射成败、精确打击更为重要。

3、授权公告号是cn215057795u的实用新型专利，公开了一种固体燃气发生器，该实用新型专利是一种安全可靠、结构紧凑、增压效率高、产气响应快的多喷管、高压强式的弹射用固体燃气发生器，然而，其未采取热防护措施，限制了燃气发生器产生的燃气温度。授权公告号是cn109236497b的发明专利中，公开了一种侧向力固体燃气发生器，适用于便携式导弹控制系统的固体燃气发生器，其装药由点火支架与挡药板固定于燃烧室内，然而该发明专利中，装药量小未达到导弹密集发射的要求。论文“基于环形燃烧室结构的燃气发生器设计与仿真”(现代防御技术)(10.3969/j.issn.1009-086x.2023.05.016)公开了一种环形燃烧室结构的燃气发生器，主要结构组成包含扩压器、进气锥、燃烧室机匣、旋流器、离心式喷嘴、点火装置，该燃气发生器可实现长时间工作、小型化、高效(高温气源)及快启动(高能点火)等需求，但适用于航空发动机，不能用于冷弹射。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种可减少导弹弹射工作时间、减少波动量以及能提高装药增面比的冷弹射用固体燃气发生器。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种冷弹射用固体燃气发生器，其特征在于：所述冷弹射用固体燃气发生器包括发生器壳体、点火装置以及低温高压混合工质产生组件；所述点火装置置于发生器壳体内部；所述低温高压混合工质产生组件切向设置在发生器壳体侧壁上并与发生器壳体内部相贯通。

4、优选地，本发明所采用的低温高压混合工质产生组件是多组，每组低温高压混合工质产生组件的结构完全相同；所述发生器壳体整体呈筒状；每组低温高压混合工质产生组件所在轴向均与发生器壳体侧壁相切。

5、优选地，本发明所采用的低温高压混合工质产生组件包括喷管、冷却器、转接座、喷管压螺以及螺母；所述转接座整体是中空的筒状结构；所述转接座包括转接座进口以及转接座出口；所述冷却器通过螺母沿转接座的轴向套装在转接座上；所述冷却器和转接座之间设置有空腔；所述空腔中填充有冷却介质；所述喷管通过喷管压螺设置在转接座的转接座进口处；所述转接座切向设置在发生器壳体侧壁上；所述发生器壳体内部通过喷管与转接座的转接座出口相贯通。

6、优选地，本发明所采用的冷却器包括冷却器座以及冷却器壳体；所述冷却器壳体沿转接座的轴向套装在转接座上；所述冷却器壳体和转接座之间设置有空腔；所述冷却器壳体通过冷却器座设置在转接座上；所述螺母套装在冷却器座外部并压制在冷却器座上；所述转接座侧壁上设置有内部导流孔；所述冷却器壳体上设置有导流孔以及喷水孔；所述导流孔上设置有膜片；所述膜片通过卡簧设置在导流孔上；所述喷水孔上设置有密封薄膜；所述喷管通过转接座进口与转接座出口相贯通；所述喷管通过内部导流孔、膜片、导流孔、密封薄膜以及喷水孔与转接座出口相贯通。

7、优选地，本发明所采用的点火装置包括点火组件以及与点火组件相连的燃气发生剂组件。

8、优选地，本发明所采用的燃气发生剂组件包括装药支架、燃气发生剂药柱以及支撑杆；所述装药支架整体呈片状结构；所述装药支架包括顶层装药支架以及底层装药支架；所述顶层装药支架的结构与底层装药支架的结构完全相同；所述顶层装药支架通过支撑杆与底层装药支架相连并整体形成框架结构；所述燃气发生剂药柱是多组，多组燃气发生剂药柱沿框架结构的轴向并行设置在框架结构中；所述点火组件与燃气发生剂药柱相连；所述底层装药支架底部设置有第一固定螺钉；所述底层装药支架通过第一固定螺钉固定在发生器壳体内部。

9、优选地，本发明所采用的装药支架上设置有环形定位凹台；所述环形定位凹台是多个，多个环形定位凹台均布在装药支架上；所述环形定位凹台的数量与燃气发生剂药柱的数量相同；所述燃气发生剂药柱嵌入在环形定位凹台中；所述环形定位凹台上设置有沿装药支架厚度方向贯穿装药支架的支架开孔；所述点火组件通过支架开孔与燃气发生剂药柱相连。

10、优选地，本发明所采用的点火组件包括点火药盒以及置于点火药盒内的点火饼；所述点火药盒的侧壁上设置有通孔；所述点火饼通过通孔以及支架开孔与燃气发生剂药柱相连；所述点火药盒顶部设置有凸台；所述点火药盒通过凸台固定设置在发生器壳体中。

11、优选地，本发明所采用的发生器壳体包括端盖以及与端盖螺纹相连的底座；所述底座是整体呈u型；所述点火药盒通过凸台固定设置端盖上；所述底层装药支架通过第一固定螺钉固定在底座的u型腔中；所述底座的侧壁上设置有螺纹安装孔；所述低温高压混合工质产生组件通过螺纹安装孔切向设置在发生器壳体侧壁上；所述底座底部设置有外螺纹。

12、优选地，本发明所采用的端盖包括盖板本体、第一延伸段以及第二延伸段；所述第一延伸段整体呈环形，所述第一延伸段固定设置在盖板本体底部；所述第二延伸段整体呈环形，所述第二延伸段固定设置在盖板本体顶部；所述第一延伸段与底座螺纹相连；所述点火药盒通过凸台固定设置在盖板本体底部。

13、本发明的有益效果是：

14、本发明提供了一种冷弹射用固体燃气发生器，包括发生器壳体、点火装置以及低温高压混合工质产生组件；点火装置置于发生器壳体内部；低温高压混合工质产生组件切向设置在发生器壳体侧壁上并与发生器壳体内部相贯通。本发明主要在燃气动力源的基础上辅以冷却器系统，在弹射过程中，燃气发生器产生的燃气与冷却剂混合后形成混合工质推动隔离器运动冷却剂汽化过程中吸收热量，从而使混合工质的温度大大降低，改善了弹射筒的工作环境，降低了对隔离器热防护的要求。本发明采用多根内侧面燃烧的管状药柱作为燃气发生器的装药药型，这种药型在燃烧时具有燃烧面积大和增面比高的优点，一方面可以使得燃气在燃烧过程中能够充分接触到氧气，从而提高燃烧效率，产生足够的燃气流量来推动导弹工作；另一方面，内孔燃烧的增面燃烧方式使燃烧室工作时压强曲线平稳，即推力平稳，这可以提高增压效率，使弹射筒内压强快速、均匀的提高，从而使导弹顺利出筒。本发明采用环形外壁多个喷管均匀分布的方式，喷管通过喷管压螺固定于安装孔内，安装孔设有内螺纹与喷管压螺的外螺纹相对应。通过在环形外壁上均匀分布喷管，可以将燃烧室内产生的工质有效地排出到发射筒区域。这种布局使得燃气发生器的结构更加紧凑，从而减小了整体尺寸和重量。顺时针旋转45°的喷管布置使得燃气旋流可以与空气充分混合，降低了燃气的温度并形成均匀的流场分布，提高了燃气发生器的工作稳定性。传统的燃气发生器通常需要较长的燃烧室来确保燃气充分混合和冷却，而本发明中的多喷管设计可以更快地将燃气从燃烧室排出，从而显著缩短燃烧室的长度。此外，由于侧向喷管均匀分布在环形外壁上，燃气在排出时可以更均匀地分布到发射筒区域，并且不会直接接触导弹弹体，减少了对弹体的热损伤，从而提高弹射过程的稳定性和可靠性。多喷管设计也可以使燃气更迅速地排出燃烧室，减少了在燃烧室内的停留时间。这有助于降低燃烧室内的压强，从而提高燃烧效率。本发明在工作时产生的高温高压燃气能够从喷管喷出，并在冷却器中与冷却水进行热交换，产生较低压强和温度的燃气蒸汽混合气体。这些混合气体在弹射筒内膨胀做功，推动隔离器运动，以实现导弹的安全弹射，不仅优化了燃气发生器的点火和燃烧过程，确保了快速且均匀的燃烧，而且通过高效的热交换减少了对隔离器热防护的需求，改善了工作环境。同时，还考虑了维护的便捷性，提高了装置的安全性和可靠性。总之，本发明所提供的冷弹射用固体燃气发生器具有结构紧凑、缩短燃烧室长度、提高流场均匀性、提高燃烧效率等优点。