CN107940106B - 一种姿控发动机管路支架组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种姿控发动机管路支架组件，包括底座、驱动机构、电磁阀、紧固螺钉、平口螺钉和负载；所述底座上设有十字轴，在十字轴上套装有支架组件，十字轴由支撑轴Ⅰ、支撑轴Ⅱ、支撑轴Ⅲ、支撑轴Ⅳ组成，支架组件由支架Ⅰ、支架Ⅱ、支架Ⅲ、支架Ⅳ组成；所述支架Ⅰ和支架Ⅲ通过紧固螺钉固定在底座上，支架Ⅱ和支架Ⅳ通过平口螺钉固定在电磁阀上。本发明利用一体化集成设计技术，将分散的管路支架系统通过十字轴有效的集成在一起，并成功的运用到了某姿控发动机型号上，解决了姿控发动机在狭小舱内空间布置体积不足问题，且提升了系统动密封可靠性，适用于中小型姿控发动机的管路支架结构布局。

Description

一种姿控发动机管路支架组件
技术领域
本发明涉及一种姿控发动机管路支架组件，属于姿控发动机设计技术领域，主要应用于姿控发动机的支撑、传力及内置流道的一体布局。
背景技术
飞行器以发动机为动力，由控制系统控制其按预定的轨道飞行，并将有效载荷送入预定轨道。控制系统作为飞行器的神经中枢，其任务是克服飞行中的各种干扰，根据预先拟定的飞行姿态程序角或制导系统给出的导引指令，实时准确的控制飞行姿态。随着空间技术的不断发展，对系统重量、推力和长细比的要求越来越高。
目前，随着小型卫星商用化进程的加快，对产品小型化通用化的要求越来越高，对系统的要求越来越体现出灵活机动性，某姿控发动机在狭小空间范围内安装布局示意图如图3所示，其管路支架组件16与电磁阀结构18会导致舵机17的空间狭小，且使得负载15的摆动角度受到限制。在常规方法中，采用多路段多分道管路形式组成，每组管路支架分别与系统舱段连接，该方法加工装配简单，但由于每个支架与舱段连接，整体结构分散，空间占比大，整体空间利用率低，而在常规设计方法中众多的发动机结构支架及管路组件导致舱段内有限的空间更局促，造成总体姿控驱动舵机在锥形框架中摆动角度有限，且为了将整体姿控发动机布局在该空间中，不得不缩小支架体积，从而导致支架内流道管孔壁薄，影响整体强度及流速。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种姿控发动机管路支架组件，该姿控发动机管路支架组件在有限空间的发动机合理布局内，优化舱内空间结构，提高操作工艺性及可靠性，解决了小体积多流道支架结构的整体布局的问题。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种姿控发动机管路支架组件，包括底座、驱动机构、电磁阀、紧固螺钉、平口螺钉和负载；所述底座上设有十字轴，在十字轴上套装有支架组件，十字轴由支撑轴Ⅰ、支撑轴Ⅱ、支撑轴Ⅲ、支撑轴Ⅳ组成，支架组件由支架Ⅰ、支架Ⅱ、支架Ⅲ、支架Ⅳ组成；所述支架Ⅰ和支架Ⅲ通过紧固螺钉固定在底座上，支架Ⅱ和支架Ⅳ通过平口螺钉固定在电磁阀上；所述驱动机构通过紧固螺钉分别固定在支架Ⅰ和支架Ⅱ上；所述负载通过平口螺钉安装在十字轴上。
所述底座、十字轴、支架组件构成管路支架组件。
所述十字轴可以360°旋转。
所述支架Ⅰ、支架Ⅱ、支架Ⅲ、支架Ⅳ分别套接在支撑轴Ⅰ、支撑轴Ⅱ、支撑轴Ⅲ、支撑轴Ⅳ上。
所述驱动机构为舵机，舵机内设有输出轴。
所述舵机内的输出轴为内四方输出轴，十字轴的支撑轴为外四方支撑轴，支架组件为内四方的套筒支架。
所述支架Ⅰ、支架Ⅱ、支架Ⅲ、支架Ⅳ的内径与支撑轴Ⅰ、支撑轴Ⅱ、支撑轴Ⅲ、支撑轴Ⅳ的外径相匹配，舵机的输出轴套接在十字轴的支撑轴上。
所述管路支架组件内置三路推进剂流道，采用分流式结构布置，分别为燃料流道、氧化剂流道和气路流道。
所述燃料流道由燃料入口、流道段和燃料出口组成，燃料入口、流道段和燃料出口依次连接，流道段设于支架Ⅱ、支架Ⅲ内，燃料入口设于支架Ⅲ上，燃料出口设于支架Ⅱ上，燃料流道与电磁阀联通；
所述气路流道由进气口、流道段和出气口组成，进气口、流道段和出气口依次连接，流道段设于支架Ⅲ、支架Ⅳ内，进气口设于支架Ⅲ上，出气口设于支架Ⅳ上，气路流道与电磁阀联通；
所述氧化剂流道由氧化剂入口、流道段和氧化剂出口组成，氧化剂入口、流道段和氧化剂出口依次连接，流道段设于支架Ⅰ、支架Ⅳ内，氧化剂入口设于支架Ⅰ上，进气口设于支架Ⅳ上，氧化剂流道与电磁阀联通。
在各流道接口处采用了双层双向动密封。
本发明的有益效果在于：利用一体化集成设计技术，将分散的管路支架系统通过十字轴有效的集成在一起，并成功的运用到了某姿控发动机型号上，解决了姿控发动机在狭小舱内空间布置体积不足问题，且提升了系统动密封可靠性，适用于中小型姿控发动机的管路支架结构布局。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明十字轴的结构示意图；
图3是本发明背景技术中的结构示意图；
图4是本发明十字轴与支架组件的截面示意图；
图中：1-底座，2-十字轴，21-支撑轴Ⅰ，22-支撑轴Ⅱ，23-支撑轴Ⅲ，24-支撑轴Ⅳ，3-支架组件，31-支架Ⅰ，32-支架Ⅱ，33-支架Ⅲ，34-支架Ⅳ，4-驱动机构，5-氧化剂入口，6-氧化剂出口，7-进气口，8-出气口，9-燃料入口，10-燃料出口，11-平口螺钉，12-流道，13-电磁阀，14-紧固螺钉，15-负载，16-管路支架组件，17-舵机，18-电磁阀结构。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1和图2所示，一种姿控发动机管路支架组件，包括底座1、驱动机构4、电磁阀13、紧固螺钉14、平口螺钉11和负载；所述底座1上设有十字轴2，在十字轴2上套装有支架组件3，十字轴2由支撑轴Ⅰ21、支撑轴Ⅱ22、支撑轴Ⅲ23、支撑轴Ⅳ24组成，支架组件3由支架Ⅰ31、支架Ⅱ32、支架Ⅲ33、支架Ⅳ34组成；所述支架Ⅰ31和支架Ⅲ33通过紧固螺钉14固定在底座1上，支架Ⅱ32和支架Ⅳ34通过平口螺钉11固定在电磁阀13上；所述驱动机构4通过紧固螺钉14分别固定在支架Ⅰ31和支架Ⅱ32上；所述负载通过平口螺钉11安装在十字轴2上。
所述底座1、十字轴2、支架组件3构成管路支架组件，管路支架组件以十字轴2为中心，使十字轴2与支架组件3有效的集成在一起。
所述十字轴2可以360°旋转。
所述支架Ⅰ31、支架Ⅱ32、支架Ⅲ33、支架Ⅳ34分别套接在支撑轴Ⅰ21、支撑轴Ⅱ22、支撑轴Ⅲ23、支撑轴Ⅳ24上。
所述驱动机构4为舵机，舵机内设有输出轴。
所述舵机内的输出轴为内四方输出轴，十字轴2的支撑轴为外四方支撑轴，支架组件3为内四方的套筒支架。
所述支架Ⅰ31、支架Ⅱ32、支架Ⅲ33、支架Ⅳ34的内径与支撑轴Ⅰ21、支撑轴Ⅱ22、支撑轴Ⅲ23、支撑轴Ⅳ24的外径相匹配，舵机的输出轴套接在十字轴2的支撑轴上。
所述管路支架组件内置三路推进剂流道12，采用分流式结构布置，分别为燃料流道、氧化剂流道和气路流道，如图4所示。
所述燃料流道由燃料入口9、流道段和燃料出口10组成，燃料入口9、流道段和燃料出口10依次连接，流道段设于支架Ⅱ32、支架Ⅲ33内，燃料入口9设于支架Ⅲ33上，燃料出口10设于支架Ⅱ32上，燃料流道与电磁阀13联通；
所述气路流道由进气口7、流道段和出气口8组成，进气口7、流道段和出气口8依次连接，流道段设于支架Ⅲ33、支架Ⅳ34内，进气口7设于支架Ⅲ33上，出气口8设于支架Ⅳ34上，气路流道与电磁阀13联通；
所述氧化剂流道由氧化剂入口5、流道段和氧化剂出口6组成，氧化剂入口5、流道段和氧化剂出口6依次连接，流道段设于支架Ⅰ31、支架Ⅳ34内，氧化剂入口5设于支架Ⅰ31上，进气口7设于支架Ⅳ34上，氧化剂流道与电磁阀13联通。
在各流道接口处采用了双层双向动密封，且通过端面定位，使各流道接口与支架组件3精确对接，燃料流道、氧化剂流道通过支架组件3的流道输送到电磁阀13中，通过电磁阀13的开关控制，实现整个流道的通断，增加了动密封的可靠性，降低了流体泄露的隐患。
进一步地，引入一根中间集中的十字轴2，将支架组件3有机的集成在一起，并通过底座1整体安装在系统舱段上，该方式通过十字轴2使分散的管路支架组件3统一向轴心集中，有效的节省了姿控发动机体积，布置后的结构经过仿真能够在±15°内摆动，不与舱壁干涉。通过舵机驱动十字轴2带动支架组件3整体旋转，从而驱动上端安装的电磁阀13及负载摆动，两个舵机分别控制整个发动机系统的俯仰和偏航方向的摇摆，两舵机依靠控制指令独立运行、互不干涉，控制指令可根据需要单独驱动一个舵机旋转，也可驱动两舵机同时动作，通过系统控制指令控制整个发动机系统的俯仰和偏航。
具体的，三路流道12分别从支架Ⅰ31、支架Ⅲ33入口引流，经十字轴2中转，然后经支架Ⅱ32、支架Ⅳ34分别流入上端安装的电磁阀13，通过电磁阀13的开关控制，实现整个流道12的通断，有效利用了十字轴2的中部空间。
综上所述，本发明使姿控发动机各管路支架组件整体质心向中心集中，可以减少飞行时由于惯量不均产生的扰动偏摆，增强其稳定性，且节约了原支架组件3分散布局占用的大量体积。

Claims (8)

1.一种姿控发动机管路支架组件，包括底座(1)、驱动机构(4)、电磁阀(13)、紧固螺钉(14)、平口螺钉(11)和负载，其特征在于：所述底座(1)上设有十字轴(2)，在十字轴(2)上套装有支架组件(3)，十字轴(2)由支撑轴Ⅰ(21)、支撑轴Ⅱ(22)、支撑轴Ⅲ(23)、支撑轴Ⅳ(24)组成，支架组件(3)由支架Ⅰ(31)、支架Ⅱ(32)、支架Ⅲ(33)、支架Ⅳ(34)组成；所述支架Ⅰ(31)和支架Ⅲ(33)通过紧固螺钉(14)固定在底座(1)上，支架Ⅱ(32)和支架Ⅳ(34)通过平口螺钉(11)固定在电磁阀(13)上；所述驱动机构(4)通过紧固螺钉(14)分别固定在支架Ⅰ(31)和支架Ⅱ(32)上；所述负载通过平口螺钉(11)安装在十字轴(2)上；所述底座(1)、十字轴(2)、支架组件(3)构成管路支架组件；所述管路支架组件内置三路推进剂流道(12)，采用分流式结构布置，分别为燃料流道、氧化剂流道和气路流道。
2.如权利要求1所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述十字轴(2)可以360°旋转。
3.如权利要求1所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述支架Ⅰ(31)、支架Ⅱ(32)、支架Ⅲ(33)、支架Ⅳ(34)分别套接在支撑轴Ⅰ(21)、支撑轴Ⅱ(22)、支撑轴Ⅲ(23)、支撑轴Ⅳ(24)上。
4.如权利要求1所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述驱动机构(4)为舵机，舵机内设有输出轴。
5.如权利要求4所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述舵机内的输出轴为内四方输出轴，十字轴(2)的支撑轴为外四方支撑轴，支架组件(3)为内四方的套筒支架。
6.如权利要求1所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述支架Ⅰ(31)、支架Ⅱ(32)、支架Ⅲ(33)、支架Ⅳ(34)的内径与支撑轴Ⅰ(21)、支撑轴Ⅱ(22)、支撑轴Ⅲ(23)、支撑轴Ⅳ(24)的外径相匹配，舵机的输出轴套接在十字轴(2)的支撑轴上。
7.如权利要求1所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：所述燃料流道由燃料入口(9)、流道段和燃料出口(10)组成，燃料入口(9)、流道段和燃料出口(10)依次连接，流道段设于支架Ⅱ(32)、支架Ⅲ(33)内，燃料入口(9)设于支架Ⅲ(33)上，燃料出口(10)设于支架Ⅱ(32)上，燃料流道与电磁阀(13)联通；
所述气路流道由进气口(7)、流道段和出气口(8)组成，进气口(7)、流道段和出气口(8)依次连接，流道段设于支架Ⅲ(33)、支架Ⅳ(34)内，进气口(7)设于支架Ⅲ(33)上，出气口(8)设于支架Ⅳ(34)上，气路流道与电磁阀(13)联通；
所述氧化剂流道由氧化剂入口(5)、流道段和氧化剂出口(6)组成，氧化剂入口(5)、流道段和氧化剂出口(6)依次连接，流道段设于支架Ⅰ(31)、支架Ⅳ(34)内，氧化剂入口(5)设于支架Ⅰ(31)上，进气口(7)设于支架Ⅳ(34)上，氧化剂流道与电磁阀(13)联通。
8.如权利要求7所述的姿控发动机管路支架组件，其特征在于：在各流道接口处采用了双层双向动密封。
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