CN108644028B - 一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，该高温隔热屏通过螺钉安装在发动机喷管法兰上，包括高温隔热屏支架和高温隔热屏多层组件，所述高温隔热屏多层组件分为锥面高温隔热屏多层隔热组件和端面高温隔热屏多层隔热组件两种规格，每种规格有两块，分别通过高温隔热屏多层安装紧固件安装在高温隔热屏支架面向发动机一侧的端面和锥面。本发明实现了高温隔热屏与发动机的一体化防护设计，具有轻量化优势，解决了大推力双向摇摆轨控发动机在轨工作过程中由双向摇摆带来的复杂的高温热防护问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种飞行器发动机高温热防护装置，具体地，涉及一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏。
背景技术
空间飞行器推进分系统热控设计面临着推进部组件组成复杂、温度指标要求高等特点和难点，是热控设计的重点，其中，发动机高温热防护是热设计关键难点之一，直接关系到型号任务的完成质量，国内外发生了多起由于发动机高温热防护引起的质量风险乃至失败的案例。
其中，飞行器轨控发动机点火时间长，燃烧室和喷管壁面的高温热辐射，以及从喷管排出的大量高温气流对邻近的飞行器结构和热控器件的影响，将远远大于姿控发动机，所以热防护设计是轨控发动机热控设计的关键。
结合国内外对发动机高温热防护的研究和工程应用案例，针对发动机高温热防护问题，目前普遍采用两层防护手段：利用高温隔热屏或金属挡板对发动机高温热辐射进行直接阻挡和反射；对受高温影响的结构及部组件采用高中低温多层结合的手段进行隔热防护。
然而由于轨控发动机工作时温度影响区域大，尤其对于双向摇摆轨控发动机，所需要防护的部位较多，传统设计理念和方法往往导致采用的高温防护手段复杂、消耗的资源代价较大。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，其与发动机一体化安装，解决了大推力双向摇摆轨控发动机在轨工作过程中由双向摇摆带来的复杂的高温热防护问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，该高温隔热屏通过螺钉安装在发动机喷管法兰上，包括高温隔热屏支架和高温隔热屏多层组件，所述高温隔热屏多层组件分为锥面高温隔热屏多层隔热组件和端面高温隔热屏多层隔热组件两种规格，每种规格有两块，分别通过高温隔热屏多层安装紧固件安装在高温隔热屏支架面向发动机一侧的端面和锥面，且相邻两个高温隔热屏多层组件的接触部位采用软、硬组件搭接的方式连接，搭接处的高温面用高温面膜进行覆盖，以减少漏热；
所述高温隔热屏多层组件由1层蒙皮材料、5单元高温多层、10单元中温多层从上往下依次连接而成；
所述蒙皮材料采用不锈钢箔；
所高温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，反射屏为镍箔，间隔层为硅酸铝布；
所述中温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，前两层反射屏为铝箔，后8层反射屏为双面镀铝聚酰亚胺膜，间隔层为玻璃纤维布。
优选地，所述高温隔热屏支架为1mm厚的钛合金TC4板材经热冲压成型并加工而成的骨架形式的锥面结构。
优选地，所述高温隔热屏多层安装紧固件由TB3钛合金螺栓、1Cr18Ni9Ti不锈钢垫圈及螺母、Φ20mm隔热垫圈组成，高温隔热屏多层组件安装时，螺钉从高温侧拧入安装孔，螺母在低温侧进行紧固，高温侧增加隔热平垫，低温侧增加平垫。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明采用一体冲压成型高温隔热屏支架，集成高中温多层组合结构，实现高温隔热屏与大推力双向摇摆轨控发动机一体安装，具有轻量化、随动防护的特点，并能极大简化飞行器其余区域热防护措施，实现此类型飞行器的最优化热防护目的。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏支架的安装结构示意图。
图2为本发明实施例大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏支架的结构示意图。
图3为本发明实施例中高温隔热屏多层组件的安装示意图。
图4为本发明实施例中锥面高温隔热屏多层隔热组件的结构示意图。
图5为本发明实施例中端面高温隔热屏多层隔热组件的结构示意图。
图6为本发明实施例中高温隔热屏多层安装紧固件组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1、图2和图3所示，本发明实施例提供了一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，该高温隔热屏1通过螺钉安装在发动机喷管法兰2上，包括高温隔热屏支架4和高温隔热屏多层组件3，高温隔热屏支架4上设有若干高温隔热屏多层组件安装孔5，所述高温隔热屏多层组件分为锥面高温隔热屏多层隔热组件7和端面高温隔热屏多层隔热组件6两种规格，每种规格有两块，分别通过高温隔热屏多层安装紧固件安装在高温隔热屏支架面向发动机一侧的端面和锥面，且相邻两个高温隔热屏多层组件的接触部位采用软、硬组件搭接的方式连接，搭接处的高温面用高温面膜进行覆盖，以减少漏热。通过高温隔热屏与发动机的一体化安装，解决了大推力双向摇摆轨控发动机在轨工作过程中由双向摇摆带来的复杂的高温热防护问题。
本发明首先将高温隔热屏多层隔热组件通过螺钉安装于高温隔热屏支架面向发动机一侧，与高温隔热屏支架形成组合体，再整体安装在发动机喷管法兰上，优选地，与发动机喷管法兰连接螺钉采用高温合金材料JG1201。所述隔热屏支架为采用1mm厚钛合金TC4板材热冲压成型并加工形成的骨架形式锥面结构。所述高温隔热屏多层由1层蒙皮材料、5单元高温多层、10单元中温多层组成。所述蒙皮材料为1层不锈钢箔。所述高温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，反射屏为镍箔，间隔层为硅酸铝布。所述中温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，前两层反射屏为铝箔，后8层反射屏为双面镀铝聚酰亚胺膜，间隔层为玻璃纤维布。所述螺钉由TB3钛合金螺栓、1Cr18Ni9Ti不锈钢垫圈及螺母、Φ20mm隔热垫圈组成。
进一步地，高温隔热屏多层隔热组件与高温隔热屏支架安装完成后，利用安装固定点通过不锈钢丝进行交叉缠绕绑定。这样更适合应用于空间飞行任务过程中的振动环境，对高温隔热屏多层进行额外固定；优选地，所述不锈钢丝采用Φ0.3mm丝径。
进一步地，高温隔热屏多层隔热组件与高温隔热屏支架形成组合体后，在高温隔热屏支架非多层安装面侧粘贴热控涂层。优选地，热控涂层采用双面镀铝聚酰亚胺薄膜。
另外，参照图1，高温隔热屏支架上端设计连接环与锥筒点焊连接，连接环上安装六个耳片与发动机喷管法兰螺钉连接。参照图3，所述高温隔热屏多层安装紧固件包括螺钉8、螺母11、隔热平垫9和平垫10，高温隔热屏多层组件安装时，螺钉从高温侧拧入安装孔，螺母在低温侧进行紧固，高温侧增加隔热平垫，低温侧增加平垫。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (4)
1.一种大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，其特征在于，该高温隔热屏通过螺钉安装在发动机喷管法兰上，包括高温隔热屏支架和高温隔热屏多层组件，所述高温隔热屏多层组件分为锥面高温隔热屏多层隔热组件和端面高温隔热屏多层隔热组件两种规格，每种规格有两块，分别通过高温隔热屏多层安装紧固件安装在高温隔热屏支架面向发动机一侧的端面和锥面，且相邻两个高温隔热屏多层组件的接触部位采用软、硬组件搭接的方式连接，搭接处的高温面用高温面膜进行覆盖，以减少漏热；
所述高温隔热屏多层组件由1层蒙皮材料、5单元高温多层、10单元中温多层从上往下依次连接而成；
所述蒙皮材料采用不锈钢箔；
所高温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，反射屏为镍箔，间隔层为硅酸铝布；
所述中温多层部分的每单元多层由反射屏和间隔层组成，前两层反射屏为铝箔，后8层反射屏为双面镀铝聚酰亚胺膜，间隔层为玻璃纤维布。
2.根据权利要求1所述的大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，其特征在于，所述高温隔热屏支架为1mm厚的钛合金TC4板材经热冲压成型并加工而成的骨架形式的锥面结构。
3.根据权利要求1所述的大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，其特征在于，所述高温隔热屏多层安装紧固件由TB3钛合金螺栓、1Cr18Ni9Ti不锈钢垫圈及螺母、Φ20mm隔热垫圈组成。
4.根据权利要求1所述的大推力双向摇摆轨控发动机高温隔热屏，其特征在于，高温隔热屏多层组件安装时，螺钉从高温侧拧入安装孔，螺母在低温侧进行紧固，高温侧增加隔热平垫，低温侧增加平垫。
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