CN108007280B - 一种舵机防热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种舵机防热结构，所述结构呈截顶的倒圆锥筒形，所述倒圆锥筒的顶部定义为前段，底部定义为后段，所述倒圆锥筒的内周面为由钢板1构成的外隔离面，阻隔尾喷管6向后喷出的火焰向舵机5辐射的热量，外周面为由石棉垫2构成的连接面，所述连接面自后段向前段延伸分别与弹体壳体4、舵机5和尾喷管6密封连接，所述结构安置于发动机尾部由弹体壳体4、舵机5和尾喷管6和发动机壳体7围绕而成的呈截顶的倒圆锥筒空腔内。本发明结构有利于发动机尾焰的分流和喷出，保证发动机尾焰的辐射、回流加热以及底部环境的压力直接作用在防热结构上，而且该结构简单可靠，材料价廉易得。

Description

一种舵机防热结构
技术领域
本发明涉及一种舵机防热结构，属于舵机热防护技术领域。
背景技术
舵机是导弹控制系统的执行元件，安装在弹体内部。某种情况下舵机还靠近发动机尾喷管，此时舵机需要热防护，因为发动机尾焰具有高温、高压和高焓的特点，在喷出短时间内即可对尾喷管附近的舵机造成烧毁。舱体内热防护一般通过隔热涂层或厚的隔热材料实现，涂层喷涂温度高，隔热层占用空间较大；因此现有技术中位于发动机尾喷管附近的舵机热防护实际的热防护效果并不理想。为了解决上述问题，需要设计出一种可以与弹体相连的防热结构，此防热结构必须能够经受住发动机尾焰的辐射、回流加热以及底部环境的压力，保护舵机免受烧毁。
发明内容
基于上述发明目的，本发明首先提供了一种舵机防热结构，所述结构呈截顶的倒圆锥筒形，所述倒圆锥筒的顶部定义为前段，底部定义为后段，所述倒圆锥筒的内周面为由钢板1构成的外隔离面，阻隔尾喷管6向后喷出的火焰向舵机5辐射的热量，外周面为由石棉垫2构成的连接面，所述连接面自后段向前段延伸分别与弹体壳体4、舵机5和尾喷管6密封连接，所述结构安置于发动机尾部由弹体壳体4、舵机5和尾喷管6和发动机壳体7围绕而成的呈截顶的倒圆锥筒空腔内。
在一个优选的实施方案中，所述钢板1前段为圆锥筒形，其锥度和尾喷管6内表面最后一段锥度相同，后段为圆筒形，前段后段垂直过渡；石棉垫2的前段和后段与钢板1前段和过渡段外形一致。
在一个更为优选的实施方案中，钢板1与石棉垫2为无间隙连接。
在一个优选的实施方案中，钢板1后段外侧表面和弹体壳体4前段内表面通过沿径向分布的螺钉四11连接。
在另一个优选的实施方案中，石棉垫2内表面和钢板1前段外表面粘接成一体，石棉垫2外侧表面和弹体壳体4前段内表面贴合。
更为优选地，所述钢板1和石棉垫2延伸至尾喷管6的后段端面安装有密封圈3。
其次，本发明还提供了一种装配了上述任一结构的靶弹。
在一个优选的实施方案中，所述靶弹具有弹体壳体4、舵机5、舵轴51、舵面52、尾喷管6和发动机壳体7结构元件，所述舵机固定在弹体壳体4、尾喷管6、发动机壳体7，以及上述任一所述舵机防热结构围成的密封腔体内。
在一个更为优选的实施方案中，所述舵机5、舵轴51和舵面52通过螺钉一8连接。
更为优选地，发动机壳体7后段内表面和尾喷管6前段外表面通过大螺纹连接，发动机壳体7后段和弹体壳体4前段通过沿径向分布的螺钉二9连接，弹体壳体4和舵机5通过沿径向分布的螺钉三10连接。
本发明针对目前舵机热防护技术不足，公开了一种舵机防热结构及安装了此结构的靶弹，解决了单喷管发动机下的舵机热防护问题，并通过热力学仿真证明此种舵机防热结构设计合理可行有效。
本发明所提供的舵机防热结构具有三大关键的技术特征，并带来了突出的技术效果：
1.防热结构分为内外两层，钢板耐热在外表面，石棉垫绝热在内表面，两层无间隙连接。其结构参数如钢板厚度、石棉垫厚度与发动机尾部热环境相关，一般通过试验决定，或者先通过传热分析确定后，再用试验验证。根据仿真结果，仅2mm钢板就能对一般的固体发动机热量产生良好的隔离效果，粘贴2～3mm以上石棉垫即可增强热隔离。如果空间允许，可增加厚度。
2.防热结构相对于尾段内部是密封的，其前端面和发动机尾喷管后端面连接，外表面和弹体壳体内表面连接。这就保证了发动机尾焰向后向外喷出时，不会直接对尾段内部有影响，而是发动机尾焰的辐射、回流加热以及底部环境的压力直接作用在防热结构上。
3.防热结构前端设计成圆锥筒形，更利于发动机尾焰的分流和喷出，同时充分利用内部空间进行了优化设计，比前端设计成圆筒形的防热结构产生了更为优异的放热效果。
具有上述结构技术特征的的舵机防热结构简单易加工，材料成本低，安装方便，占用空间较小。在实际应用中，能使舵机与发动机尾焰热量有效隔离，且利于发动机尾焰的分流和喷出。因此本发明所提供的舵机防热结构其结构设计简单而有效，值得推广和应用。
附图说明
图1.舵机防热结构纵向剖面图；
图2.舵机防热结构全视立体图；
图3.带舵机防护罩时舵机附近温度云图；
图4.不带舵机防护罩时舵机附近温度云图。
附图标记说明：
1：钢板
2：石棉垫
3：密封圈
4：弹体壳体
5：舵机
51：舵轴
52：舵面
6：尾喷管
7：发动机壳体
8：螺钉一
9：螺钉二
10：螺钉三
11：螺钉四
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。
实施例1：
图1显示了安装了本发明舵机防热结构的靶弹的一个实施例的纵向剖面图，图2是该实施例的全视立体图。所述靶弹具有弹体壳体4、舵机5、舵轴51、舵面52、尾喷管6和发动机壳体7结构元件，所述舵机5固定在弹体壳体4、尾喷管6、发动机壳体7，以及舵机防热结构围成的密封腔体内。发动机壳体7后段内表面和尾喷管6前段外表面通过大螺纹连接，发动机壳体7后段和弹体壳体4前段通过沿径向分布的螺钉二9连接，弹体壳体4和舵机5通过沿径向分布的螺钉三10连接，所述舵机5、舵轴51和舵面52通过螺钉一8连接。
所述舵机防热结构呈截顶的倒圆锥筒形，由钢板1、石棉垫2和密封圈3构成。所述倒圆锥筒的顶部定义为前段，底部定义为后段，所述倒圆锥筒的内周面为由钢板1构成的外隔离面，阻隔尾喷管6向后喷出的火焰向舵机5辐射的热量，外周面为由石棉垫2构成的连接面，所述连接面自后段向前段延伸分别与弹体壳体4、舵机5和尾喷管6密封连接，钢板1和石棉垫2延伸至尾喷管6的后段端面安装有密封圈3。所述结构安置于发动机尾部由弹体壳体4、舵机5和尾喷管6和发动机壳体7围绕而成的呈截顶的倒圆锥筒空腔内。
舵机防热结构的钢板1后段外侧表面和弹体壳体4前段内表面通过沿径向分布的螺钉四11连接，石棉垫2内表面和钢板1前段外表面粘接或类似方式无间隙连接成一体，石棉垫2外侧表面和弹体壳体4前段内表面贴合，密封圈3安装于尾喷管6后端面和钢板1、石棉垫2前端面之间。钢板1前段为圆锥筒形，其锥度和尾喷管6内表面最后一段锥度相同，后段为圆筒形，前段后段垂直方向过渡；石棉垫2前段后段和钢板1前段过渡段外形一致。
实施例2.隔热效果仿真分析
用Ansys对舵机防护罩的隔热效果进行仿真，仿真模型中钢板厚度为2mm，设置气动加热引起的外表面温度85℃，发动机尾焰温度1000℃，尾喷管外表面温度90℃，对比了有无舵机防护罩两种情况下舵机周围环境的温度传递，仿真结果分别见图3和图4。图中不规则曲线为不同范围温度区域边线，颜色越深代表温度越高。从图中可以看出尾喷管火焰热量被完全隔离在防护罩之外(见图3右侧的深色区域)，降低了尾喷管火焰热量影响舵机正常工作的风险。
本发明的实施例充分显示了本发明舵机防热结构具有三大关键的技术特征，并带来了突出的技术效果：
1.防热结构分为内外两层，钢板耐热在外表面，石棉垫绝热在内表面，两层无间隙连接。其结构参数如钢板厚度、石棉垫厚度与发动机尾部热环境相关，一般通过试验决定，或者先通过传热分析确定后，再用试验验证。根据仿真结果，仅2mm钢板就能对一般的固体发动机热量产生良好的隔离效果，粘贴2～3mm以上石棉垫即可增强热隔离。如果空间允许，可增加厚度。
2.防热结构相对于尾段内部是密封的，其前端面和发动机尾喷管后端面连接，外表面和弹体壳体内表面连接。这就保证了发动机尾焰向后向外喷出时，不会直接对尾段内部有影响，而是发动机尾焰的辐射、回流加热以及底部环境的压力直接作用在防热结构上。
3.防热结构前端设计成圆锥筒形，更利于发动机尾焰的分流和喷出，同时充分利用内部空间进行了优化设计，比前端设计成圆筒形的防热结构产生了更为优异的放热效果。
具有上述结构技术特征的的舵机防热结构简单易加工，材料成本低，安装方便，占用空间较小。在实际应用中，能使舵机与发动机尾焰热量有效隔离，且利于发动机尾焰的分流和喷出。因此本发明所提供的舵机防热结构其结构设计简单而有效，值得推广和应用。

Claims (10)

1.一种舵机防热结构，其特征在于，所述结构呈截顶的倒圆锥筒形，所述倒圆锥筒的顶部定义为前段，底部定义为后段，所述倒圆锥筒的内周面为由钢板(1)构成的外隔离面，阻隔尾喷管(6)向后喷出的火焰向舵机(5)辐射的热量，外周面为由石棉垫(2)构成的连接面，所述连接面自后段向前段延伸分别与弹体壳体(4)、舵机(5)和尾喷管(6)密封连接，所述结构安置于发动机尾部由弹体壳体(4)、舵机(5)和尾喷管(6)和发动机壳体(7)围绕而成的呈截顶的倒圆锥筒空腔内。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述钢板(1)前段为圆锥筒形，其锥度和尾喷管(6)内表面最后一段锥度相同，后段为圆筒形，前段后段垂直过渡；石棉垫(2)的前段和后段与钢板(1)的前段和过渡段外形一致。
3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，钢板(1)与石棉垫(2)为无间隙连接。
4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，钢板(1)后段外侧表面和弹体壳体(4)前段内表面通过沿径向分布的螺钉四(11)连接。
5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，石棉垫(2)内表面和钢板(1)前段外表面粘接成一体，石棉垫(2)外侧表面和弹体壳体(4)前段内表面贴合。
6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于，所述钢板(1)和石棉垫(2)延伸至尾喷管(6)的后段端面安装有密封圈(3)。
7.一种装配了权利要求1-6任一所述结构的靶弹。
8.根据权利要求7所述的靶弹，所述靶弹具有弹体壳体(4)、舵机(5)、舵轴(51)、舵面(52)、尾喷管(6)和发动机壳体(7)结构元件，其特征在于，所述舵机5固定在弹体壳体(4)、尾喷管(6)、发动机壳体(7)，以及权利要求1-6任一所述舵机防热结构围成的密封腔体内。
9.根据权利要求8所述的靶弹，其特征在于，所述舵机(5)、舵轴(51)和舵面(52)通过螺钉一(8)连接。
10.根据权利要求9所述的靶弹，其特征在于，发动机壳体(7)后段内表面和尾喷管(6)前段外表面通过大螺纹连接，发动机壳体(7)后段和弹体壳体(4)前段通过沿径向分布的螺钉二(9)连接，弹体壳体(4)和舵机(5)通过沿径向分布的螺钉三(10)连接。
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