CN109026445B - 多喷管固体姿控发动机堵盖结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多喷管固体姿控发动机堵盖结构，该堵盖主要由喷管卡环，活塞和密封圈3个部分组成，喷管堵盖打开压力设计值的控制主要是通过该改变活塞的加工材料，几何参数和结构形式来实现，根据选定的加工材料，活塞的几何参数和结构形式，通过结构计算可预示该新型喷管堵盖的打开压力。同时，该喷管堵盖可以解决用于特殊喷管的小尺寸常规喷管堵盖加工困难和打开压力离散程度大的问题。该喷管堵盖与喷管组件的连接方式可以选择但不限于螺纹连接，销钉连接，卡键连接等连接方式。该发明依托成熟的结构计算，实现喷管堵盖打开压力的精确控制，减少试验量，提高产品性能可靠性，节约设计成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种多喷管固体姿控发动机堵盖结构。
背景技术
固体火箭发动机的点火过程中，主装药需要在规定的压力下才能够被可靠点火，为了能够实现燃烧室内的建压，需要在喷管处安装喷管堵盖。点火药点燃初期，喷管堵盖与燃烧室形成密闭容腔，燃烧室内压力逐渐升高，主装药被引燃后，燃烧室内的压力进一步升高，当压力高于喷管堵盖的打开压力时，喷管堵盖打开，发动机正常工作，产生推力。根据使用环境的不同，发动机主装药的配方不同，点火性能对喷管堵盖的打开压力敏感程度不同，打开压力过低，可能会出现点火失败的情况；打开压力过高，可能会出现点火压力峰超过发动机壳体的最大设计压强，造成发动机整体失效的结果。
现有的固体火箭发动机常规喷管的喷管堵盖大多采用胶粘的方式与喷管固定，此连接方式虽然简单，但是胶粘的连接方式受环境、用胶量等因素影响较大，存在打开压力离散度大的缺点，同时如果固体火箭发动机尤其是固体姿轨控发动机的喷管几何尺寸小，常规喷管堵盖加工制造难度大。现有的喷管堵盖打开压力需要通过大量的试验确定，额外增加了设计成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种打开压力精确可控的多喷管固体姿轨控发动机堵盖。
为解决上述问题，本发明提供一种多喷管固体姿控发动机堵盖结构，包括喷管卡环、活塞和密封圈，其中，
所述活塞通过所述喷管卡环固定在喷管组件中的喷管壳体的扩散段的出口截面，喷管卡环与活塞之间通过密封圈密封。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，所述活塞采用金属材料。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，所述金属材料包括不锈钢和高强度钢。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，每个活塞的直径、厚度不同或相同。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，所述活塞上设置有 2～4个支耳，或在活塞的连续的圆周上均设置有支耳。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，所述喷管卡环与喷管组件的连接方式包括螺纹连接、销钉连接和卡键连接中的一种或任意组合。
进一步的，在上述多喷管固体姿控发动机堵盖结构中，所述喷管组件包括：
喷管壳体；
与所述喷管壳体粘接的喷管入口绝热层；
分别与所述喷管壳体和喷管入口绝热层粘接的背衬；
分别与所述背衬和喷管入口绝热层粘接的喷管喉衬。
与现有技术相比，本发明的有益效果是，提出了一种打开压力精确可控的多喷管固体姿轨控发动机堵盖，通过改变活塞的加工材料，几何尺寸和结构形式来改变喷管堵盖的打开压力，以适应不同装药配方的点火压力要求。目前金属材料结构计算方法成熟，该方案能够准确预示堵盖的打开压力，减少试验量，节约成本，并且可以用于多喷管固体姿轨控发动机，解决喷管几何尺寸小时常规喷管堵盖加工困难，打开压力离散程度大的问题。
附图说明
图1是本发明一实施例的喷管堵盖及喷管组件示意图；
图2是本发明一实施例的两个支耳的活塞的结构示意图；
图3是本发明一实施例的四个支耳的活塞的结构示意图；
其中，1为喷管卡环，2为喷管壳体，3为喷管入口绝热层，4为喉衬，5为背衬，6为活塞，7为密封圈。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种多喷管固体姿控发动机堵盖结构，包括喷管卡环1、活塞6和密封圈7，其中，
所述活塞6通过所述喷管卡环1固定在喷管组件中的喷管壳体2的扩散段的出口截面，喷管卡环2与活塞6之间通过密封圈7密封。
在此，发动机点火后，活塞与燃烧室形成密闭容腔，燃烧室内的压力上升，装药被点燃，燃烧室内的压力超过活塞的容许压力，活塞被吹出，至此喷管堵盖打开。
本发明的目的是提供一种打开压力精确可控的多喷管固体姿轨控发动机堵盖，该堵盖主要通过改变其加工材料，几何参数和结构形式来实现喷管堵盖打开压力的精确控制。
本发明的多喷管固体姿控发动机堵盖结构一实施例中，所述活塞6采用不锈钢，高强度钢等金属材料。
本发明的多喷管固体姿控发动机堵盖结构一实施例中，每个活塞6的直径、厚度不同或相同。
本发明的多喷管固体姿控发动机堵盖结构一实施例中，所述活塞6上设置有2～4个支耳，或在活塞的连续的圆周上均设置有支耳。
其中，图2～3为活塞的结构示意图，示意图2中的是两个支耳的结构，示意图3中是四个支耳的结构，该发明中活塞的结构不仅仅限于这两种结构形式。根据发动机喷管堵盖打开压力的设计要求，可选择不同的结构形式，加工材料及几何参数来适应不同的压力要求。
本发明的多喷管固体姿控发动机堵盖结构一实施例中，所述喷管组件包括：
喷管壳体2；
与所述喷管壳体2粘接的喷管入口绝热层3；
分别与所述喷管壳体2和喷管入口绝热层3粘接的背衬5；
分别与所述背衬5和喷管入口绝热层3粘接的喷管喉衬4。
本发明的多喷管固体姿控发动机堵盖结构一实施例中，喷管卡环与喷管组件的连接方式包括螺纹连接、销钉连接和卡键连接中的一种或任意组合。
在此，喷管卡环与喷管组件的连接方式根据喷管设计的约束条件可以选择但不限于螺纹连接，销钉连接，卡键连接等方式。
首先，将喷管卡环1与活塞6安装在一起，两者之间通过密封圈7进行密封。将喷管壳体2、喷管入口绝热层3、喷管喉衬4、背衬5粘接成为喷管组件。
其次，将喷管卡环1通过喷管壳体2与喷管组件连接在一起，连接方式可以选择销钉连接，螺纹连接等方式。
最后，发动机点火时，活塞6与燃气发生器形成一个密闭压力容腔，点火药点燃后燃气发生器内的压力上升，主装药被点燃，当燃烧室内的压力超过喷管堵盖打开的设计压力值时，活塞6与喷管卡环1搭接的部分在压力的作用下发生剪切，而后断裂，活塞6 与密封圈7同时脱离喷管卡环1，至此，喷管堵盖打开动作完成。
本发明的有益效果是，提出了一种打开压力精确可控的多喷管固体姿轨控发动机堵盖，通过改变活塞的加工材料，几何尺寸和结构形式来改变喷管堵盖的打开压力，以适应不同装药配方的点火压力要求。目前金属材料结构计算方法成熟，该方案能够准确预示堵盖的打开压力，减少试验量，节约成本，并且可以用于多喷管固体姿轨控发动机，解决喷管几何尺寸小时常规喷管堵盖加工困难，打开压力离散程度大的问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (3)
1.一种多喷管固体姿控发动机堵盖结构，其特征在于，包括喷管卡环、活塞和密封圈，其中，所述活塞通过所述喷管卡环固定在喷管组件中的喷管壳体的扩散段的出口截面，喷管卡环与活塞之间通过密封圈密封；
所述活塞采用金属材料；
所述金属材料包括不锈钢和高强度钢；
所述活塞上设置有2～4个支耳，或在活塞的连续的圆周上均设置有支耳；
所述喷管组件包括：
喷管壳体；
与所述喷管壳体粘接的喷管入口绝热层；
分别与所述喷管壳体和喷管入口绝热层粘接的背衬；
分别与所述背衬和喷管入口绝热层粘接的喷管喉衬。
2.如权利要求1所述的多喷管固体姿控发动机堵盖结构，其特征在于，每个活塞的直径、厚度不同或相同。
3.如权利要求1所述的多喷管固体姿控发动机堵盖结构，其特征在于，所述喷管卡环与喷管组件的连接方式包括螺纹连接、销钉连接和卡键连接中的一种或任意组合。
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