CN101644210A - 组合喷孔燃气流体控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用燃气控制流体的组合喷孔燃气流体控制阀，它包括：紧固环、中心锥、阀体、燃气接口、加注环、喷管和后端盖；阀体的一端与紧固环联接，一端与后端盖联接，后使用12个M12的高强螺栓将本发明与流体控制变推力发动机联接，通过螺纹将本发明与固体推进剂燃气发生器联接。焊接在流体控制阀体上的燃气接口，与阀体内置加注环孔相连通，将控制流切向喷入流体控制变推力固体发动机，调节发动机的推力大小。本发明结构简单、安装方便、热防护效果好。

Description

组合喷孔燃气流体控制阀

技术领域

本发明属于固体火箭发动机技术领域，具体涉及到变推力固体发动机技术中的一种使用燃气控制流的流体控制阀。

背景技术

流体控制变推力发动机是通过发动机上的流体控制阀喷入切向控制流，迫使燃气产生旋转，增大流动阻力，改变燃烧室平衡压强，进而影响推进剂燃速，实现对燃气生成量和排出量的控制，达到调节推力的目的。现有公开的文献“涡流阀几何参数对固体发动机推力调节特性的影响(《推进技术》，Vol.28，No.4，2007，p352-355)”中提到了一种涡流阀结构。文中的涡流阀结构是将控制流通过开有切向孔的加注环引进涡流室，文中加注环为普通碳钢整体结构，控制流使用的为压缩氮气。由于控制流的温度对发动机的调节特性有很大的影响，高温气体的使用可以提高涡流阀的推力调节能力。但是文中的涡流阀结构在使用固体推进剂燃气发生器产生的燃气控制流时，由于喷孔处为燃气发生器的喉部，要承受高温、高压、高速燃气流的冲蚀和烧蚀，而文献中的加注环结构为普通碳钢整体结构，不能够承受高温燃气流的作用，也将会导致喷孔变大，从而不能保证发动机稳定工作，更或导致加注环烧坏，而使发动机工作失败。而且使用热燃气作为控制流时，由于其温度高达1300℃，这会使一般的金属材料都不能使用。因此，不能使用一般的金属材料作为输气管路。

发明的内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种可以使用燃气控制流的流体控制阀，进行固体火箭发动机推力控制。

本发明可以实现使用由燃气发生器产生的燃气流作为控制流，切向喷入流体控制变推力固体发动机，调节发动机的推力大小。

为了达到上述目的，设计流体控制阀结构如附图1所示。为了能够可靠使用燃气控制流，在燃气接口处加装绝热层结构保护金属结构。对加注环的喷孔结构采用高温合金材料镶嵌结构保证喷孔的耐高温和冲蚀烧蚀性能。由于加注环孔要承受不同的内外压差，通过突台结构和翼保证加注环孔不能够移动。

本发明的组成包括：紧固环(1)、中心锥(2)、阀体(3)、密封圈(4)、燃气接口(5)、衬套(6)、加注环(7)、喷管(8)和后端盖(9)。而加注环(7)又有加注环本体(10)和加注环孔(11)组成。加注环(7)的镶嵌结构如附图2所示，加注环孔结构如附图3所示。在加注环本体(10)的B处有突台如附图4所示和加注环孔(11)小间隙配合如附图5所示，保证加注环孔(11)不会因燃气压强较高而被压入涡流室内。加注环孔(11)的翼结构与阀体(3)的内表面小间隙配合，保证加注环孔(11)不会因内压较高而被压出加注环本体(10)。

本发明可以开展高温燃气流体控制变推力发动机试验研究。本发明安装方便，且可以方便改变加注环喷孔来研究喷孔对调节性能的影响研究。

附图的简要说明

图1是本发明组合喷孔燃气流体控制阀结构示意图。

图2是本发明组合喷孔燃气流体控制阀的加注环结构示意图。

图3是本发明组合喷孔燃气流体控制阀的加注环孔示意图。

图4是本发明组合喷孔燃气流体控制阀的加注环结构示意图中A-A线的剖视图。

图5是本发明组合喷孔燃气流体控制阀的加注环结构示意图中A-A线的剖视图中B处突台的局部放大图。

图6是发动机燃烧室压强-时间曲线示意图。

图7是发动机燃烧室推力-时间曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明组合喷孔燃气流控制阀作进一步详细描述：

本发明应用于燃气控制流控制阀式变推力发动机试验中，获得良好的效果。

中心锥(2)、衬套(6)和喷管(8)采用高强石墨材料，加注环孔(11)采用95钨镍铁合金材料，其他结构采用45#钢材料。

按照附图1所示装配本发明：

在装配前，首先将燃气接口(5)与阀体(3)进行焊接，然后将衬套(6)压入燃气接口内，将阀体内表面处理光滑。

1.将紧固环(1)通过螺纹与阀体(3)联接，保证紧固环(1)的右端面与阀体(3)的左端面在一个平面内；

2.将中心锥(2)压入阀体(3)内，保证中心锥(2)与紧固环(1)紧密接触；

3.将两个硅橡胶密封圈(4)分别装入加注环两端的沟槽内，然后将装好密封圈的加注环压入阀体(3)内，保证加注环(7)与中心锥(2)紧密接触；

4.将喷管(8)压入阀体(3)内，保证喷管(8)与加注环(7)紧密接触；

5.采用12个M12的高强螺栓将本发明的后端盖(9)与阀体(3)链接，然后使用12个M12的高强螺栓将本发明与流体控制变推力发动机联接，通过螺纹将本发明与固体推进剂燃气发生器联接。

固体推进剂燃气发生器使用燃气温度为1300℃无铝推进剂，流量为0.076kg/s，压强为12.4MPa。

按照固体火箭发动机实验操作进行试验。试验测得发动机燃烧室压强-时间曲线以及推力-时间曲线如图6、图7所示。

由图6、图7可以看出试验结果稳定，实现了发动机变推力的要求。实验完毕后拆解发动机发现加注环结构完好。

Claims (4)

1.一种使用燃气控制流的组合喷孔燃气流体控制阀，包括由45#钢材料制成的阀体、后端盖(9)和安装在阀体(3)内采用高强石墨材料的中心锥(2)、喷管(8)，其特征在于：它还包括一个由95钨镍铁合金材料制成的加注环孔(11)和45#钢材料制成的加注环本体(10)组合而成的加注环(7)与内镶嵌高强石墨材料衬套(6)的燃气接口(5)连通。

2.根据权利要求1所述的组合喷孔燃气流体控制阀，其特征在于：所述的加注环本体(10)的B处有突台和带有翼状的加注环孔(11)配合，加注环孔(11)的两翼端面与阀体(3)的内表面配合。

3.根据权利要求1或2所述的组合喷孔燃气流体控制阀，其特征在于：所述的加注环本体(10)沿周向延伸的凹槽上装有两个加注环孔(11)，两孔沿周向相互错开180°，且加注环孔(11)与加注环本体(10)内表面圆周相切，在带孔凹槽的两侧凹槽内置有密封圈(4)。

4.根据权利要求1所述的组合喷孔燃气流体控制阀，其特征在于：所述的燃气接口(5)与流体控制阀体(3)焊接，紧固环(1)与流体控制阀体(3)通过螺纹链接，后端盖(9)与流体控制阀体(3)采用12个M12的高强螺栓联接。

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