CN106837611A - 一种固液火箭发动机喷管气密检查装置 - Google Patents

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田辉
于瑞鹏
张源俊
何凌飞
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Abstract

本发明公开一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，接管嘴，喷管，燃烧室，螺杆，密封圈与喷管堵盖。喷管和燃烧室通过紧固螺钉进行连接，螺杆穿过喷管气密装置，喷管和燃烧室进行连接，并通过喷管气密装置上的凹台设计，使喷管出口部分和喷管气密装置进行配合，加上密封圈，实现喷管的密封；并通过接管嘴实现气密检查时的双向增压，显著提高了喷管气密检查时的可增压力范围。本发明适用于螺纹连接的燃烧室和喷管的气密检查；喷管气密装置和喷管出口部分通过密封圈进行密封；通过接管嘴进行单侧泄压以及双侧的增压；通过螺杆的连接，省去了单独固定喷管气密装置的部件，方便了气密检查过程的实施。

Description

一种固液火箭发动机喷管气密检查装置
技术领域
本发明专利涉及固液火箭发动机技术领域，具体来说，是一种在检查喷管气密时密封喷管，实时泄压以及两端增压的装置。
背景技术
固液火箭发动机由于其特有的推进剂存放方式，通常来说，氧化剂以液体形式存放，而燃料以固体的形态存放。这也使得固液火箭发动机内部的燃烧是以扩散燃烧的形式为主，氧化剂气化后和热解的燃料在燃烧室中进行混合然后燃烧，通过喷管排出。固液火箭发动机主要有头腔，喷注面板，燃烧室，药柱，喷管等部件组成，各组件的连接主要以螺栓或者螺钉的形式连接。由于固液火箭发动机的工作压力较大，且组件个数较多，密封问题就显得尤为重要。气密检查是固液火箭发动机地面试验中的一个关键环节，只有在工作压力下发动机中的气密性满足一定要求，才能保证发动机能够产生预定的推力。
螺栓和螺钉的连接方式是目前采用的主要的紧固方式，具有设计简单，实用性强的特点。但是在气密检查的具体实施过程中，气密装置的设计、制作以及使用在这种连接方式下会比较复杂，不易于具体操作。同时，由于飞行喷管中粘接有堵盖，其承受压力较小，因而检查气密时堵盖前端的压力小于实际工作中的压力，不能准确检查出喷管与燃烧室连接部分的气密性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明专利提供了一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，可实现喷管的密封，同时又方便气密检查操作，使得气密检查的压力和实际工作压力相当，适合典型的采用螺纹连接的喷管进行气密性检查。
本发明喷管气密检查装置，在喷管末端安装板状喷管气密工装。喷管气密工装表面外缘周向上均匀开设有通孔；同时在喷管与燃烧室连接处周向均匀开设有螺杆安装孔，与喷管气密工装上的通孔周向位置对应，使螺杆分别穿过通孔后，由螺杆的连接端与个螺杆安装孔配合螺纹连接，并在螺杆的固定端处螺纹连接螺母，通过拧紧螺母实现喷管气密工装、喷管与燃烧室间的固定；且由喷管气密工装将喷管末端密封。
喷管气密工装上安装有接管嘴；在进行气密检查时，接管嘴连接外部气源，则气源气体分为两路，一路气体经接管嘴进入喷管堵盖后部容腔内；另一路气体经燃烧室进入喷管堵盖的前部容腔内，由此实现对喷管进行两侧增压。且在没有喷管赌盖时，接管嘴连接外部气源，气源为一路经接管嘴进入喷管内部，进行单向增压，并通过接管嘴进行单向泄压。
本发明专利的优点在于：
1、本发明固液火箭发动机喷管气密检查装置，既可以实现有喷管堵盖时的双向增压，实现高压力下的气密性检查，以确保喷管中的检测压力和实际工作压力相当；同时还可以在没有喷管堵盖时，进行单向增压以及单向泄压，增加了喷管气密检查时的灵活性。
2、本发明固液火箭发动机喷管气密检查装置，可以通过喷管气密工装上的接管嘴进行喷管内气体的泄放，使得气密检查操作更加简单快捷；
3、本发明固液火箭发动机喷管气密检查装置中，喷管壳体与喷管气密工装之间采用O型密封圈进行密封，保证喷管及燃烧室的密封；
4、本发明固液火箭发动机喷管气密检查装置中，采用螺杆进行喷管气密工装和喷管壳体的连接，可以利用喷管上的螺纹孔进行连接，而不需要额外的装置进行固定。
附图说明
图1为本发明喷管气密检查装置结构图；
图2为本发明喷管气密检查装置C-C剖面视图。
图中：
1-喷管气密工装 2-螺杆 3-螺母
4-紧固螺钉 5-接管嘴 6-橡胶密封圈
7-喷管 8-喷管堵盖 9-燃烧室
具体实施方案
下面结合附图对本发明做进一步说明。
本发明喷管气密检查装置，包括喷管气密工装1、螺杆2，螺母3，紧固螺钉4与接管嘴5，如图1所示。
所述喷管气密工装1为圆形板状结构，表面外缘周向上均匀开设有12个通孔；同时在喷管7与燃烧室9连接处周向均匀开设有24个螺纹孔，如图2所示；该24个螺纹孔贯通喷管7上设计的与燃烧室9端面间配合的台阶，且延至燃烧室后端面内。24个螺纹孔中间隔的12个螺纹孔作为螺杆安装孔，与喷管气密工装1上的12通孔周向位置对应，由此通过12根螺杆2分别穿过12个通孔后，由螺杆2的连接端与12个螺杆安装孔配合螺纹连接，并在螺杆2的固定端处螺纹连接螺母3，通过拧紧螺母3将喷管气密工装1、喷管7与燃烧室9间固定，且使喷管7末端周向嵌入喷管气密工装1内侧面中心开设的定位凹台内定位，并在定位凹台外缘周向上开有密封槽，用来设置橡胶密封圈，使得喷管7可以内嵌在喷管气密工装1中实现密封；最终实现了一整套系统的整体密封。上述橡胶密封圈的直径大于密封槽的高度，满足橡胶密封圈的压缩量，从而保证喷管7以及燃烧室9的气密性。上述24个螺纹孔中另外12个螺纹孔作为固定孔，用来安装紧固螺钉4，通过紧固螺钉4将燃烧室9和喷管7间固定。通过这种方式，避免了借用额外部件固定喷管气密装置，简化了工作流程。
由于在喷管7的喉部或扩张段处粘接的铝片结构喷管堵盖8，使发动机初始工作时，可以在燃烧室9内部建立一定的压力，保证点火成功。而当压力上升到一定值(P1)时，燃烧室气体可以将喷管堵盖8冲破，使燃烧室9中的高温高压气体通过喷管7，加速后进入外界大气，从而产生推力。由于喷管赌盖8单侧增压时可承受的压力较小，当燃烧室9压力大于一定值(P1)时，喷管堵盖8将被冲破而无法起到密封效果。因此在喷管气密工装1的外侧面中心处焊接接管嘴5，接管嘴5端部设计有外螺纹机构，可对其进行螺纹密封。因此，通过接管嘴5连接外部气源，用于实现气密检查时喷管堵盖8两侧的同时增压。
通过本发明喷管气密检查装置，可以在气密检查时，将气源气体分为两路，一路气体经接管嘴5进入喷管堵盖8后部容腔内；另一路气体经燃烧室9进入喷管堵盖8的前部容腔内，由此实现对喷管7进行两侧增压，这种增压过程不会对喷管堵盖8造成破坏性的影响，并且使得喷管7内的压力(P2)处于较高的状态。这种气密增压方式，使检查气密时可增压力较高(P2>P1)，更好的检查喷管7的气密性；且接管嘴5还可用于泄压使用，使得泄压的过程更加简单。上述气密检查装置安装后，使喷管7在没有喷管堵盖8的情况下也可实现气密检查，此时，气源为一路经接管嘴5进入喷管7内部，进行单向增压，并通过接管嘴5进行单向泄压。
本发明专利喷管气密检查装置具有简化气密检查流程、拆卸方便等优点，既可以实现有喷管堵盖8的双向增压，实现高压力下的气密性检查；又可以在没有喷管堵盖8时，进行单向增压以及单向泄压，增加了喷管气密检查时的灵活性。

Claims (7)

1.一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：由螺杆将板状喷管气密工装固定于喷管末端，且由喷管气密工装将喷管末端密封；喷管气密工装上安装有接管嘴。
2.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：喷管气密工装表面外缘周向上均匀开设有通孔；同时在喷管与燃烧室连接处周向均匀开设有螺杆安装孔，与喷管气密工装上的通孔周向位置对应，使螺杆分别穿过通孔后，由螺杆的连接端与个螺杆安装孔配合螺纹连接，并在螺杆的固定端处螺纹连接螺母，通过拧紧螺母实现喷管气密工装、喷管与燃烧室间的固定。
3.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：喷管末端周向嵌入喷管气密工装内侧面中心开设的定位凹台内定位，并在定位凹台外缘周向上开有密封槽，用来设置橡胶密封圈，使得喷管末端内嵌在定位凹台内实现密封。
4.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：喷管与燃烧室连接处周向均匀开设有固定孔，用来安装紧固螺钉，通过紧固螺钉将燃烧室和喷管间固定。
5.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：接管嘴端部设计有外螺纹机构，实现螺纹密封。
6.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：接管嘴连接外部气源，则气源气体分为两路，一路气体经接管嘴进入喷管堵盖后部容腔内；另一路气体经燃烧室进入喷管堵盖的前部容腔内，由此实现对喷管进行两侧增压。
7.如权利要求1所述一种固液火箭发动机喷管气密检查装置，其特征在于：没有喷管赌盖时，接管嘴连接外部气源，气源为一路经接管嘴进入喷管内部，进行单向增压，并通过接管嘴进行单向泄压。
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