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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例：

本发明优选实施例中的小型固体火箭发动机非直通式复合管路，如图1～4所示，包括第一管路1、第二管路2和第三管路3；其中第一管路1的一端连接火箭发动机4，其另一端封闭；第二管路2连接第一管路1的侧壁，并以与第一管路1的连接点将第一管路1分为输送段101与容置段102；其中，输送段101用于推进剂燃气的输送，容置段102用于容置推进剂燃气中的固体颗粒，并使得推进剂燃气在容置段102处转向并通入到第二管路2中，进而实现推进剂燃气与固体颗粒的分离；第三管路3与第二管路2相连，用于将第二管路2中的推进剂燃气压缩并喷出。

常规固体火箭发动机4的管路为直通式，虽然充分考虑了固体燃料的燃烧和喷射因素，但是固体燃料在喷管中燃烧的过程仍旧会持续一段时间，并且喷射出的燃料无法瞬间燃烧完全，这就导致在管路中的燃气流通时，会携带大量固体颗粒对管壁和内壁结构进行冲刷，造成管路结构的损坏，并且燃气中含有固体颗粒的问题还会影响燃气的喷射速率，提高固体火箭发动机4的动能损失。本申请中通过将小型固体火箭发动机4管路设置为非复合式，利用多道管路配合形式，并在管路上留存残渣容纳区域，将推进剂燃气进行气固分离，并将固体颗粒进行存储，以避免固体颗粒对后续管路的冲刷，整体结构设计简单，并且对固体颗粒的截留率高，大大提高了固体火箭发动机4的使用寿命和推进剂燃气的推力稳定性。

优选地，本发明中的第一管路1、第二管路2、第三管路3均采用TC11的钛合金材料，并且第一管路1、第二管路2、第三管路3仅作为不同部位管路的命名，各管路可考虑一体设置，当然，为了方便各管路的制造和后续管路内部部件的放置，各管路之间分体设置，并且各管路之间通过电子束进行焊接，熔深为3mm，使得焊接后管路的气密性、无损检测、强度检查等均符合固体火箭的发射需求。

进一步地，如图1所示，作为本发明的优选实施例，第二管路2分别与第一管路1和第三管路3之间呈一定倾角设置，且第一管路1与第三管路3的轴向方向平行或一致。由于第一管路1一部分用于推进剂燃气的输送，一部分用于固体颗粒的容置，在推进剂燃气在容置段102处转向通入第二管路2并将固体颗粒留存在容置段102时，如果容置段102本身设置较长，容置段102端部密封的形式会造成推进剂燃气在容置段102处形成对冲，降低推进剂燃气的运输动能。因此，容置段102本身设置长度是经过严格计算，在具备对固体颗粒进行留存的同时，并且还需考虑推进剂燃气在容置段102处的动能损失。从理论上来说，当第一管路1与第二管路2呈一条直线设置时，推进剂燃气的动能损失最小，即推进剂燃气不经过容置段102直接进入到第二管路2，但此时无法对推进剂燃气中的固体颗粒进行拦截。当第一管路1与第二管路2呈一定角度设置时，第二管路2设置在第一管路1侧壁上，并在第一管路1端部形成容置段102，固体颗粒冲击到容置段102端部并停留，推进剂燃气由于其本身气态流动性，在容置段102处转置流入到第二管路2并流经第三管路3喷出。此时，第一管路1与第二管路2之间的角度越大，推进剂燃气的动能损失越小，容置段102对固体颗粒的留存能力越差；当第一管路1与第二管路2之间的角度呈锐角时候，会严重损耗推进剂燃气的动能，并且推进剂燃气本身高温、高压的特性会对第一管路1与第二管路2的连接处进行冲击，造成管路结构的不稳定，因此此处第一管路1与第二管路2之间的夹角为90°～179°，优选为90°，此时第一管路1与第二管路2的连接方式较为简单，在损失动能较少的情况下对固体颗粒的截留率较高。

此处容置段102本身的长度需要根据固体火箭发动机4内部的装药量和喷射速率得来，并且为了避免推进剂燃气喷射对容置段102封闭端部的冲击，容置段102的封闭段需要进行加厚处理。

优选地，在通过增加推进剂燃气动能损失的情况下，可以考虑将第二管路2设置为“匚”形，即第二管路2分别连接在第一管路1与第三管路3之间的侧壁上，即可形成第一管路1与第三管路3同轴设置的复合管路。

优选的，通常固体火箭在发射时，为了保证固体火箭的喷射速度和发射方向的有效控制，需要保证固体火箭整体设置方向与从第三管路3中喷射出的推进剂燃气喷射方向一致，即第一管路1与第三管路3的设置方向相一致，因此第二管路2与第三管路3的连接处同样为倾斜设置，以使得第一管路1与第三管路3的气体输送方向相同。

进一步地，如图2所示，作为本发明的优选实施例，第二管路2与第三管路3连接处设有改变第二管路2中气体流向的转向部301。由于推进剂燃气中的固体颗粒截留在容置段102处，第二管路2与第三管路3的连接处不需要承担此功能，只需要对推进剂燃气流向进行改向，这也意味着我们可以在第二管路2与第三管路3的连接处设置助于气流转向的结构，以降低推进剂燃气在拐角处的动能损失。为此，我们在第二管路2与第三管路3的连接处设置转向部301，转向部301采用带有半球特征的高强石墨层，使得推进剂燃气沿弧形球面过渡到第三管路3，大大低于推进剂燃气碰撞第三管路3管壁带来的损失。此处转向部301的半球面的内径根据第二管路2与第三管路3的内径来确定，使得转向部301能够完美贴合在两管路的拐角处，并且高强石墨层能够直接承受推进剂燃气的冲击和少量残留固体颗粒的冲刷，降低了管壁的损伤。

进一步地，作为本发明的优选实施例，如图3所示，第三管路3包括压缩段302与喷射段303，其中压缩段302与第二管路2相连，并且压缩段302与第二管路2的连接端内径大于压缩段302与喷射段303连接端的内径。为了提高推进剂燃气的喷射效率，在第三管路3上设置对推进剂燃气进行压缩的压缩段302，使得原本呈亚音速运输的推进剂燃气加速至超音速。具体地，压缩段302通过降低压缩段302内径方式对推进剂燃气压缩，压缩段302可以在中部区域对内径进行缩减，以达到对压缩气体进行压缩的目的，但是这样会在压缩段302形成台阶结构，造成推进剂燃气与内径骤降处进行碰撞，降低压缩段302动能。进一步地，压缩段302内径设置为逐级降低形式，即压缩空间设置为锥状结构，以对压缩气体进行逐级压缩，并降低对推进剂燃气动能的损失。优选地，在压缩段302背离第二管路2的一端还设置有扩散段，即与压缩段302相对设置的锥状扩散空间，使得从压缩段302处喷出的推进剂燃气在扩散段处膨胀加速，以提高推进剂燃气的推动力。

优选地，为了方便压缩段302内部结构的设置，压缩段302与喷射段303之间分段设置，并且压缩段302与喷射段303之间通过螺纹等方式进行连接，并在螺纹连接处涂覆适量的高温密封胶，以保证二者连接处的密封性。常规直通式管路中无法直接采用螺纹结构将压缩段302与喷射段303进行连接，直通式管路中的推进剂燃气含有一定量的固体颗粒，而在压缩段302对推进剂燃气进行压缩时，也会加剧固体颗粒对管壁的碰撞，极易造成压缩段302与喷射段303的脱离，并且直通式管路整体管路传热现象严重，导致压缩段302与喷射段303之间的连接处温度较高，常规的螺纹容易出现或变形等问题，造成管路结构的损毁。本申请通过将管路设置为多段形式，并且将固体颗粒进行截留储存，极大程度降低了推进剂燃气中的固体颗粒，使得压缩段302在压缩推进剂燃气时，所受的冲击力较小，并且压缩段302与喷射段303之间传热问题较直通式较轻，压缩段302与喷射段303之间通过螺纹结构即可保证二者的稳定连接。

进一步地，作为本发明的优选实施例，如图4所示，在喷射段303背离该压缩段302的管口处设有将其密封的密封部304。固体火箭本身需要稳定的环境条件，以保证其性能。固体火箭发动机4的管路作为固体火箭与外部的连接端口，也需要较好的密封性能。即不会因为外部环境的变化在管路内部生成水汽或残留湿润空气，因此在喷射段303的喷射管口处设置有密封部304，以对管口进行密封，保证管口内部的干燥。本申请中密封部304的密封膜片通常采用1060-O的铝合金，其与管壁之间的连接性较好，保证密封部304的密封效果。

优选地，在该密封部304上还设有削弱槽305，该削弱槽305用于使得密封部304在推进剂燃气的冲击下沿削弱槽305处脱落。由于在固体火箭发动机4进行燃烧喷射时，推进剂燃气需要冲破密封部304，而密封部304本身为金属材质，这就导致推进剂燃气冲破密封部304时，密封部304不会整体脱离第三管路3的管口处，而是以部分部位被冲破，而部分密封部304残留在第三管路3的管口处，进而影响推进剂燃气的喷射速率，甚至会对固体火箭的发射方向造成影响。因此在密封部304上设置削弱槽305，削弱槽305对密封部304与第三管路3的连接处进行削弱，使得削弱槽305成为整个密封部304的薄弱处，在推进剂燃气冲击密封部304时，密封部304沿削弱槽305整体脱落，保证推进剂燃气的喷射效率。优选地，此处削弱槽305底部厚度在0.5mm～0.6mm之间，优选为0.55mm，该厚度的削弱槽305在保证密封部304与第三管路3的连接稳定性的同时，还方便推进剂燃气的喷射。优选地，削弱槽305可以设置为环状形式，即在密封部304上形成一圈削弱环状区域，方便推进剂燃气将削弱环状区域合围的密封部304整体冲击脱落。同时，削弱槽305也可设置为沿环状设置的多个削弱槽305，即环状设置的多个削弱点，也便于削弱槽305合围区域的整体冲击脱落。

进一步地，作为本发明的优选实施例，在第一管路1、第二管路2和第三管路3的内壁处还设有隔热层。一般小型固体火箭发动机4的推进剂燃气温度一般在2000℃以上，工作时间在37.5S左右，常规的钛合金管路无法完全满足该需求，并且容易造成管路的损坏。因此管路内部需要进行热防护设计，在内部流道多次拐弯的管路内敷设隔热材料，在各管路的内部处形成隔热层，保证管路的稳定使用。优选地，隔热层由碳纤维酚醛层和高硅氧纤维酚醛层缠绕而成，具有耐烧蚀、抗冲刷和隔热性好等特点。

具体地，作为本发明的优选实施例，该隔热层分段设置，并且包括分别与第一管路1、第二管路2和第三管路3对应设置的第一隔热层5、第二隔热层6和第三隔热层7。为了方便各管路与隔热层的成型，各管路分段设置，并且针对各管路设置隔热层，以便于隔热层与管理之间的贴附，保证隔热层的隔热效果。

进一步地，作为本发明的优选实施例，在第一管路1与火箭发动机4的连接端设有将第一管路1与第一隔热层5固定的第一固定部8。具体地，在第一隔热层5与第一管路1贴合的端口处设置环状台阶，使得第一管路1管口处突出于第一隔热层5，并在隔热层端口处设置环状贴片，即第一固定部8，环状贴片抵接在第一隔热层5端口处，用于对第一隔热层5端口处进行固定，并且环状贴片与第一管路1的管口处进行固定连接，以实现第一管路1与第一隔热层5的相对固定。进一步地，此处环状贴片可通过螺纹连接形式部分嵌设到第一管路1和第一隔热层5内，以实现对二者的固定。

进一步地，作为本发明的优选实施例，为了保证第三管路3与第三隔热层7的相对稳定，在第三管路3与第三隔热层7之间设置第二固定部9对二者进行固定。具体地，由于密封部304的设置，密封部304将第三隔热层7封闭后与第三管路3相连，因此，通过密封部304与第三隔热层7进行固定，再将密封部304与第三管路3进行固定即可。本申请通过在第三管路3的管口处开设环形槽，密封部304设置为端盖结构，并且端盖卡设于环形槽内，并在二者贴合处设置密封圈902，以保证二者密封性，再通过压螺901将密封部304与第三管路3进行固定，保证第三管路3与第三隔热层7的相对稳定以及密封部304对第三管路3管口处的稳定密封。

优选地，在第二管路2上还设置有终止机构10，该终止机构10主要用于对推进剂燃气进行分流，终止机构10仅作为对固体火箭进行快速停止的结构件，并未在图2中提供其剖面示意图。在固体火箭发射过程中接受到关机信号时，通过终止机构10对推进剂燃气进行快速分流，从而快速降低火箭发动机4燃烧室内的压强，从而促使推进剂熄火关机。

本申请中的小型固体火箭发动机非直通式复合管路，旨在通过将管路设置为非直通式，并在管路拐角处设置固体颗粒滞留结构，将推进剂燃气中的固体颗粒进行分离，避免固体颗粒对管路结构的持续冲刷，造成管路的损伤，同时降低推进剂燃气中的固体颗粒能够提高推进剂燃气在管路中流通的顺畅性，提高推进剂燃气的流速，提高固体火箭的喷射效率。同时，本申请中仅通过两次拐弯结构，一次用于固体颗粒滞留，一次用于推进剂燃气流向矫正，在不改变固体火箭传输动能方向的同时，尽可能降低推进剂燃气在拐弯时的动能损耗，整体结构相对简单，提高了管路的抗冲刷能力，改善推进剂燃气在管路内的输送流畅程度，保证了推进剂燃气的推力稳定性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。