CN106321285B - 锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。燃烧室与圆筒形空心阀杆相连，锥阀与空心阀杆以凹槽形式紧固连接，在圆筒结构端面的临近位置开有两个相对的喷管孔；活动喷管外缘有部分外螺纹，此部分外螺纹与固定基座的内螺纹啮合，活动喷管內缘有三个密封圈槽；固定基座下方通过电机连接板固定一个步进电机，步进电机的轴上通过键安装一直齿轮，该齿轮与大齿轮啮合，大齿轮与活动喷管紧固为一个整体，喷管在固定基座的中轴线方向移动。本发明结构简单、控制精确、工作可靠、成本较低，具有良好的可实现性。

Description

锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置
技术领域
本发明属于固体火箭冲压发动机燃气流量调节技术领域，具体是一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。
背景技术
固体火箭冲压发动机兼有冲压发动机和火箭发动机的优点，具有比冲高、体积小、重量轻、结构紧凑、工作可靠、成本较低等优点。为保证发动机具有最佳的工作性能和良好的推力调节能力，固体火箭冲压发动机应进行燃气流量调节。目前关于燃气流量调节的方案主要有固定流量式、壅塞式、非壅塞式和漩涡阀式四种。流量调节阀通常采用的构型有柱塞滑阀、旋转凸轮阀、旋转滑盘阀、锥阀等多种。传统控制系统采用的传动机构一般有液压传动、机电传动、气压传动。根据工作环境及工作特点，电机传动和气压传动优于液压传动。
目前壅塞式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置普遍采用电动滑盘阀或气动式针阀装置。鲍文、牛文玉等的一种用于固体火箭冲压发动机的燃气流量调节器（专利号200810075649.4）提出一种气动针阀型燃气流量调节阀的固体火箭冲压发动机的燃气流量调节系统，它主要是依靠阀头腔室压力，驱动阀头运动来调节燃气流量。虽然结构简单、响应速度快，但需要增加一个气源设备，占地空间较大，由于气体容易出现泄漏，在调节燃气流量的过程中，并不容易达到精确控制。西北工业大学王毅林提出了一种喷管与燃烧室成90度的非同轴针阀型燃气流量调节系统，虽然喉栓杆易密封和热防护容易实现，但实验系统体积大，不能达到精确控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、控制精确、工作可靠、成本较低的锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特种在于：包括燃烧室、通气阀杆、喷管、固定基座、密封圈槽、通气孔、锥型阀、发动机壳体、电机、齿轮和齿轮；通气阀杆一端与发动机壳体固定连接，通气阀杆上开有沿轴向的通气盲孔，通气阀杆另一端开有垂直于轴向的通气孔，通气盲孔与燃烧室连通；喷管的一端开有沿轴向的圆孔，圆孔的直径与通气阀杆的外径相同，喷管与通气阀杆同轴滑动连接，喷管可沿通气阀杆的轴向滑动，该端开有外螺纹，固定基座上开有与之相配合的内螺纹，喷管与固定基座通过内外螺纹传动，喷管可以在螺纹传动下沿固定基座的轴向移动；喷管的另一端为拉瓦尔喷管；在喷管与通气阀杆配合的内表面上开有密封槽，通气孔与喷管内腔体连通，锥型阀与通气阀杆开有通气孔的一端端末通过螺纹连接；电机与发动机壳体固定连接，电机与发动机轴向平行，齿轮与电机转动轴固定连接，齿轮与齿轮啮合，齿轮与喷管同轴固连。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
（1）本发明中所有调节装置都在燃烧室外部，不占用燃烧室内部空间，与普通的燃气流量可调的燃气发生器相比，能装更多的推进剂。
（2）本发明中电机到喷管喉部的轴向距离相比与调节机构在燃烧室内部的燃气发生器更短，保证了阀杆与喷管的对中性，减小了阀头与喷管的偏心，从而减小喉部的烧蚀。
附图说明
图1是本发明锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置的结构示意图。
图2是本发明锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置右视图。
具体实施方式
本发明锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃烧室与圆筒形空心阀杆相连，锥阀与空心阀杆以凹槽形式紧固连接，在圆筒结构端面的临近位置开有两个相对的喷管孔；活动喷管外缘有部分外螺纹，此部分外螺纹与固定基座的内螺纹啮合，活动喷管內缘有三个密封圈槽；固定基座下方通过电机连接板固定一个步进电机，步进电机的轴上通过键安装一直齿轮，该齿轮与大齿轮啮合，大齿轮与活动喷管紧固为一个整体，喷管在固定基座的中轴线方向移动。具体包括燃烧室、空心阀杆、活动喷管、固定基座、密封圈槽、喷管孔、锥阀、电机连接板、步进电机、直齿轮、喷管固连的大齿轮；燃烧室与圆筒形的通气阀杆相连，通气阀杆与燃烧室相对位置固定，在通气阀杆右端面的临近位置开有两个相对的喷管孔，通气阀杆与锥阀固连，通过锥阀改变活动喷管的喉部面积；喷管外缘有部分外螺纹，固定基座內缘有内螺纹，活动喷管的外螺纹与固定基座的内螺纹相互啮合，活动喷管通过螺纹配合在固定基座的轴线方向上移动，活动喷管的內缘有三个密封圈槽，空心阀杆和活动喷管均在燃烧室外部；固定基座的下部通过电机连接板固定一步进电机，步进电机的转动轴上通过键固定一直齿轮，大齿轮紧固安装在活动喷管上，直齿轮通过与大齿轮配合，带动活动喷管在固定基座的轴线方向上移动，使通气阀杆上连接的锥阀与喷管产生相对位移，喷管上的喉部面积得以改变。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1和图2，本发明涉及一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，包括燃烧室1、通气阀杆2、喷管3、固定基座4、密封圈槽5、通气孔6、锥型阀7、发动机壳体8、电机9、齿轮10、齿轮11；带通气孔的阀杆2与发动机固定连接，通气阀杆2与喷管3同轴滑动连接，喷管3与固定基座4采用螺纹传动，通气孔6与喷管3连通，锥型阀7与通气阀杆2螺纹连接，电机9与发动机壳体8固定连接，电机9与齿轮10固定连接，齿轮10与齿轮11啮合，齿轮11与喷管3同轴固连。由一个位置固定的锥型阀7和可以轴向运动的活动喷管3共同形成发动机的喉部，通过喷管3的轴向运动改变喉部面积的大小。
实施例：
结合图1和图2，一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，包括燃烧室1、通气阀杆2、喷管3、固定基座4、密封圈槽5、通气孔6、锥型阀7、发动机壳体8、电机9、齿轮10、齿轮11；带通气孔的阀杆2与发动机固定连接，通气阀杆2与喷管3同轴滑动连接，喷管3与固定基座4采用螺纹传动，通气孔6与喷管3连通，锥型阀7与通气阀杆2螺纹连接，电机9与发动机壳体8固定连接，电机9与齿轮10固定连接，齿轮10与齿轮11啮合，齿轮11与喷管3同轴固连。由一个位置固定的锥型阀7和可以轴向运动的活动喷管3共同形成发动机的喉部，通过喷管3的轴向运动改变喉部面积的大小。
工作时，电机9接受控制指令转动，电机9带动齿轮10转动，齿轮10与齿轮11啮合，齿轮10带动齿轮11转动，齿轮11与喷管3固连，使得喷管3在固定基座4的轴线方向上移动，使通气阀杆2上连接的锥阀7与喷管3产生相对位移，进而改变喷管3的喉部面积，从而改变燃烧室1的压力和推进剂燃速，达到控制燃气流量的效果。
当电机9的旋转角度按一定规律变化时，喉部面积同时也呈现一定的变化规律，从而达到随机调节燃烧室压强与燃气流量的目的。当需要增加燃气流量时，由电机9控制齿轮10并带动齿轮11转动，使喷管3向喉部面积减小的方向移动，此时通过旋转量可以精确计算出喉部面积；喷管3喉部有效面积减少时，燃烧室1内部压强增大，推进剂燃速增大，从而使燃气流量也增大，反之亦然。

Claims (3)

1.一种锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特种在于：包括燃烧室（1）、通气阀杆（2）、喷管（3）、固定基座（4）、密封圈槽（5）、通气孔（6）、锥型阀（7）、发动机壳体（8）、电机（9）、齿轮（10）和齿轮（11）；通气阀杆（2）一端与发动机壳体（8）固定连接，通气阀杆（2）上开有沿轴向的通气盲孔，通气阀杆（2）另一端开有垂直于轴向的通气孔（6），通气盲孔与燃烧室（1）连通；喷管（3）的一端开有沿轴向的圆孔，圆孔的直径与通气阀杆（2）的外径相同，喷管（3）与通气阀杆（2）同轴滑动连接，喷管（3）可沿通气阀杆（2）的轴向滑动，喷管（3）的该端开有外螺纹，固定基座（4）上开有与之相配合的内螺纹，喷管（3）与固定基座（4）通过内外螺纹传动，喷管（3）可以在螺纹传动下沿固定基座（4）的轴向移动；喷管（3）的另一端为拉瓦尔喷管；在喷管（3）与通气阀杆（2）配合的内表面上开有密封圈槽（5），通气孔（6）与喷管（3）内腔体连通，锥型阀（7）与通气阀杆（2）开有通气孔（6）的一端端末通过螺纹连接；电机（9）与发动机壳体（8）固定连接，电机（9）与发动机轴向平行，齿轮（10）与电机（9）转动轴固定连接，齿轮（11）与齿轮（10）啮合，齿轮（11）与喷管（3）同轴固连。
2.根据权利要求1所述的锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：锥型阀（7）的阀尖穿过拉瓦尔喷管的喉部，共同构成发动机的喉部，通过喷管（3）的轴向运动改变喉部面积的大小。
3.根据权利要求1所述的锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：密封圈槽（5）内置密封圈。
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