Воспламенитель ракетно-прямоточного двигателя

Полезная модель относится к ракетостроению, а именно к воспламенителям заряда стартового бессоплового ускорителя ракетно-прямоточного двигателя на твердом топливе (РПДТ).
Известно воспламенительное устройство зарядов ракетных двигателей твердого топлива, содержащее цилиндрический корпус с радиальными отверстиями, размещенную внутри него основную навеску воспламенительного состава, первичный воспламенительный состав, крышку с электровоспламенителем, навернутую на торец корпуса, и уплотнительные мембраны. На торце корпуса, противоположном крышке, соосно выполнена цилиндрическая направляющая, на которой базируется дополнительно введенная подвижная часть воспламенительного устройства. Подвижная часть выполнена в виде полого цилиндрического стакана с радиальными отверстиями и размещенной внутри него дополнительной навеской воспламенительного состава, перекрытого уплотнительной крышкой с отверстием. При срабатывании электровоспламенителя воспламеняется первичный воспламенительный состав, от которого происходит воспламенение основной и дополнительной навесок воспламенительного состава, при достижении в полости между крышкой и уплотнительной крышкой расчетного давления происходит срез завальцовки на цилиндрической направляющей, подвижная часть воспламенительного устройства начинает двигаться вдоль цилиндрической направляющей и при перемещении подвижной части воспламенительного устройства по каналу заряда из ее радиальных отверстий происходит истечение продуктов сгорания дополнительной навески воспламенительного состава (патент РФ №2445502, МПК F02K 9/95, 2012).
Недостатком прототипа является сложность конструкции и недостаточная надежность, которая обусловлена риском нештатного движения с повышенной скоростью подвижной части воспламенительного устройства, что может привести к неполному сгоранию, а в некоторых случаях, к разрушению топливного элемента ракетного двигателя.
Известен воспламенитель твердотопливного заряда для ракетного двигателя, который содержит корпус из термопластичной пленки из саженаполненного полиэтилена с равномерной усадкой в продольном и поперечном направлениях в виде чашеобразного тела вращения с отбортовкой и размещенную в нем навеску воспламенительного состава, а также крышку, скрепленную с корпусом по отбортовке. Крышка выполнена стальной и скреплена с корпусом клеем на основе термоэластопласта и инденкумароновой смолы, при этом по периферии крышки равномерно выполнены вырезы (периферийные отверстия) определенной глубины и диаметра, через которые осуществляется поток газов от сработавшего пиропатрона, воспламеняющих заряд твердого ракетного топлива (патент РФ №2432484, МПК F02K 9/95, 2011). Данное устройство взято за прототип.
Недостатком известного прототипа - воспламенителя является недостаточная надежность конструкции в работе, обусловленная риском закупоривания периферийных отверстий крышки несгоревшими остатками корпуса из саженаполненного полиэтилена, которые будут препятствовать прохождению пороховых газов пиропатрона, снижая равномерность и полноту сгорания твердотопливного заряда, а повышение давления пороховых газов в результате закупоривания переферийных отверстий крышки может привести к разрушению воспламенителя, твердотопливного заряда и к нарушению работы ракетного двигателя.
Проблемой, решаемой созданной полезной моделью, является устранение недостатка прототипа, а именно повышение надежности работы воспламенителя, повышение полноты сгорания топлива и как следствие увеличение ракетной тяги двигателя.
Вышеуказанная проблема решается с помощью признаков, указанных в в 1-м пункте формулы полезной модели, общих с прототипом, таких воспламенительное устройство для ракетно-прямоточного двигателя содержащее источник зажигания 1, корпус воспламенителя цилиндрической формы 2 с радиальными отверстиями 3, заполненный воспламеняющим составом 4, установленные в корпусе 5 двигательной установки, и отличительных, существенных признаков, корпус воспламенителя 2 установлен соосно с внутренним каналом заряда твердого топлива 6, выполнен из алюминия и снабжен торцевым отверстием 7 для заполнения воспламенительным составом 4, при этом источник зажигания 1, установлен в днище 8 ракетно-прямоточного двигателя, а канал газового воспламенения 9 от источника зажигания направлен в район радиальных отверстий 3, выполненных в корпусе воспламенителя.
Согласно п. 2. формулы полезной модели радиальные 3 и торцевое 7 отверстия снабжены перкалиевыми заглушками 10, 11.
Согласно п. 3. формулы полезной модели в качестве источника зажигания 1 используют пиропатрон.
Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат: Обеспечение надежности и прочности конструкции воспламенителя, а также повышение тяговой характеристики ракетно-прямоточного двигателя за счет сгорания алюминиевого корпуса воспламенителя и использования продуктов ее сгорания в потоке продуктов сгорания твердого топлива в качестве дополнительного источника энергии (дополнительного топливного элемента).
Полезная модель иллюстрируется следующими чертежами: на Фиг. 1 приведена схема размещения воспламенителя на РПДТ, где позициями обозначены: 1 - пиропатрон, 2 - корпус воспламенителя, 3 - радиальные отверстия воспламенения, 4 - пороховая засыпка воспламенителя, 5 - корпус двигательной установки, 6 - внутренний канал заряда твердого топлива, 7 - отверстие для пороховой засыпки, 8 - днище ускорителя РПД, 9 - канал газового воспламенения.
на Фиг. 2 - воспламенитель, где позициями обозначены: 2 - корпус, 7 - отверстие для засыпки, 10 - перкалиевая заглушка для радиальных отверстий воспламенения, 11 - перкалиевая заглушка отверстия для пороховй засыпки, 12 - металлическая гайка, 13 - вставка.
Воспламенитель осевого расположения с пороховым наполнителем 4 для заряда с внутренним каналом 6 для стартового бессоплового ускорителя РПДТ состоит из металлической гайки 12 с резьбой для крепления воспламенителя к переднему днищу 8 стартового бессоплового ускорителя РПДТ и впрессованой в вставку 13, выполненной из пресс-материала с отверстиями 3 для воспламенения с помощью горячих газов пиропатрона 1, проходящих по каналу 9, пороховой засыпки 4, засыпаемой через отверстие 7 в алюминиевом корпусе 2, перкалиевых заглушек 10 и 11, закрывающих отверстия 3 и 7.
Устройство работает следующим образом:
Корпус воспламенителя 2 с заклеенными перкалиевой заглушкой 10 отверстиями 3 вклеивается во вставку, впрессованную в гайку, заполняется компактно в вертикальном положении пороховой засыпкой 4 (крупнозернистый дымный порох) через отверстие для засыпки 7 и заклеивается перкалиевой заглушкой 11. Собранный корпус воспламенителя с помощью гайки ввинчивается в переднее днище 8 ускорителя. При срабатывании пиропатрона 1, горячий газ поступает по каналу 9 направленному на отверстия воспламенения 3, заклеенные перкалиевой заглушкой 10. Горячий газ прожигает перкалиевую заглушку 10 и воспламеняет пороховую засыпку 4, находящуюся в корпусе 2 воспламенителя. Газы образующиеся при воспламенении пороха, разрушают перкалиевую заглушку 11, поступают во внутренний канал 6, создавая там необходимое давление и температуру для воспламенения заряда стартового бессоплового ускорителя. В процессе воспламенения заряда стартового бессоплового ускорителя сгорает так же и алюминиевый корпус 2 в качестве дополнительного источника энергии (дополнительного топливного элемента).
Предложенное решение в полезной модели применения алюминия в качестве сгораемого корпуса воспламенителя обусловлено тем, что алюминиевая оболочка по сравнению с аналогами (из полимерных материалов) имеет  тепло-энергетические характеристики при горении и обеспечивает повышение полноты сгорания топлива и, как следствие, увеличение тяги РПДТ. Кроме того, алюминиевый корпус обеспечивает его прочность при давлении газов пиропатрона и надежность в процессе всей работы воспламенителя до полного сгорания корпуса. Торцевое отверстие в корпусе упрощает процесс засыпки порохового наполнителя.
Из описания и практического применения настоящей полезной модели специалистам будут очевидны и другие частные формы ее выполнения. Данное описание и чертежи рассматриваются как материал, иллюстрирующий полезную модель, сущность которой и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле полезной модели, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.