CN109611236B - 一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管 - Google Patents

一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可调喷管，具体涉及一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，以解决现有导弹发动机的可调喷管存在结构复杂、质量大、生产成本高、生产周期长的问题。本发明的带柔性喉衬的气动调节可调喷管，包括筒体外壳及在筒体外壳内的收敛段、柔性喉衬和滑动扩张段；收敛段的前端与筒体外壳固连，滑动扩张段可在筒体外壳内轴向滑动并与筒体外壳密封连接；柔性喉衬为弹性件，其依靠自身弹性及气动力压紧在收敛段和滑动扩张段之间；收敛段设有第一进气孔，筒体外壳上设有第一排气孔；收敛段、柔性喉衬和滑动扩张段与筒体外壳之间的环腔设有进排气阀，进排气阀包括阀芯和阀壳，阀壳的前端设有第二进气孔，后端设有两个相对应的第二排气孔。

Description

一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管
技术领域
本发明涉及一种可调喷管，具体涉及一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管。
背景技术
对于具有宽广飞行包线需要在高低空飞行的导弹来说，为了兼顾高低空性能，其发动机往往需要采用可调喷管。现今导弹发动机采用的可调喷管一般都采用鱼鳞片构型，其技术源自航空发动机，这种构型的可调喷管虽然在性能上可以满足导弹在飞行包线内对发动机喷管的各种调节要求，但同时也存在结构复杂、质量大、生产成本高、周期长的缺点。鱼鳞片构型可调喷管的这些缺点对于航空发动机来说由于其多次重复使用的特点并不会产生显著的不利影响，但是对于导弹来说，由于其一次性使用的特点，对成本和重量控制较为严苛，因此在导弹上使用时鱼鳞片构型可调喷管的这些缺点会被放大，极大的影响到了可调喷管在导弹上的应用。
发明内容
针对现有导弹发动机的可调喷管存在结构复杂、质量大、生产成本高、生产周期长的问题，本发明提供一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管。
本发明的技术解决方案是：一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特殊之处在于，包括筒体外壳及依次设置在筒体外壳内的收敛段、柔性喉衬和滑动扩张段；所述收敛段的一端与筒体外壳固连，所述滑动扩张段可在筒体外壳内轴向滑动并与筒体外壳密封连接；所述柔性喉衬为弹性件，其依靠自身弹性及气动力压紧在收敛段和滑动扩张段之间；
所述收敛段设有第一进气孔，所述筒体外壳上设有第一排气孔；
所述收敛段、柔性喉衬和滑动扩张段与筒体外壳之间形成环腔，所述环腔内设有进排气阀，所述进排气阀包括阀芯和阀壳，所述阀壳的前端设有第二进气孔，后端设有两个相对应的第二排气孔；所述阀芯可在阀壳内移动，当阀芯移动到阀壳后端时，第二进气孔与第一进气孔相通；当阀芯移动到阀壳前端时，第二排气孔与第一排气孔相通。
进一步地，所述筒体外壳内间隔设有两个限位环；所述滑动扩张段上设有滑动环，所述滑动环位于两个限位环之间；滑动环上设有密封装置。
进一步地，所述密封装置包括设置在滑动环上的两个密封凹槽和分别设置在两个密封凹槽内的密封圈。
进一步地，所述收敛段与滑动扩张段为锥形。
进一步地，所述收敛段沿周向均布四个第一进气孔，所述筒体外壳上沿周向均布四个第一排气孔；所述环腔内沿周向均布四组进排气阀。
进一步地，所述收敛段沿周向均布六个第一进气孔，所述筒体外壳上沿周向均布六个第一排气孔；所述环腔内沿周向均布六组进排气阀。
与现有技术相比，本发明的优点是：
(1)本发明使用柔性喉衬和滑动扩张段配合来实现喷管喉部的往复调节，结构简单、操作方便；
(2)本发明利用设置在喷管前端的进排气阀控制喷管环腔的进排气来调节气动力的大小，从而实现喷管喉部的调节和维持，无需采用机械传动机构。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为图1中局部A的结构放大示意图；
图3为本发明可调喷管喉部处于中间状态的示意图；
图4为本发明可调喷管喉部处于最小状态的示意图；
附图标记为：1-筒体外壳、2-收敛段、3-柔性喉衬、4-滑动扩张段、5-滑动环、6-密封圈、7-第一进气孔、8-第一排气孔、9-进排气阀、10-阀芯、11-阀壳、12-第二进气孔、13-第二排气孔、14-限位环。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
参见图1～4，本发明带柔性喉衬的气动调节可调喷管包括筒体外壳1、及从前到后依次设置在筒体外壳内的收敛段2、柔性喉衬3和滑动扩张段4；收敛段2和滑动扩张段4为锥形；收敛段2的前端与筒体外壳1固连，滑动扩张段4可在筒体外壳1内轴向滑动并与筒体外壳1密封连接；柔性喉衬3为弹性件，其依靠自身弹性以及气动力的作用压紧在收敛段2和滑动扩张段4之间；收敛段2、柔性喉衬3以及滑动扩张段4这三部分构成了喷管的型面，在型面内部为喷管的内流道，而型面与筒体外壳1构成的空腔称为环腔；
收敛段设有第一进气孔7，筒体外壳上设有第一排气孔8；环腔内设有进排气阀9，进排气阀与筒体外壳或者与收敛段固定，进排气阀包括阀芯10和阀壳11，阀壳的前端设有第二进气孔12，后端设有两个相对应的第二排气孔13，参见图2，可通过控制系统使进排气阀的阀芯10前后移动，以调节阀壳上进排气孔的开度，从而实现对环腔进排气的调节；当阀芯10移动到阀壳11后端时，第二进气孔12与第一进气孔7相通；当阀芯10移动到前端时，第二排气孔13与第一排气孔8相通。如果该进排气阀为电动阀，则通过控制系统控制通电与断电，实现该进排气阀阀芯的前后移动；如果该进排气阀为非电动阀，则通过控制系统控制气缸或者其他移动设备移动，从而带动阀芯的前后移动。该排气阀阀芯的控制移动均为现有常规且成熟的技术手段。
筒体外壳1内间隔设有两个限位环；滑动扩张段4的外侧设有滑动环5，滑动环5位于两个限位环之间，滑动扩张段4可以依靠其上的滑动环5在筒体外壳1两个限位环之间左右滑动；滑动环5上设有两个密封凹槽，两个密封凹槽内均设有密封圈6，以实现与筒体外壳1之间的密封，防止环腔内的气体发生泄漏。
本实施例中，收敛段2沿周向均布四个第一进气孔7，筒体外壳1上沿周向均布四个第一排气孔8；环腔内沿周向均布四组进排气阀。第一进气孔7、第一排气孔8以及进排气阀的数量也可以为六个。
图1中气动调节可调喷管处于最大喉部状态，此时进排气阀的阀芯10处于最前端，阀壳11上的第二进气孔12完全被阀芯10挡住，第二进气孔12与收敛段2上第一进气孔7之间的流路被完全阻断，导致从收敛段2上第一进气孔7进入的气体无法进入到环腔内，而阀壳11上的第二排气孔13此时则完全打开，其与筒体外壳上的第一排气孔8完全连通，导致环腔内的气体可以通过第一排气孔8和第二排气孔13排到喷管外部。由于环腔进气路被阻断而排气路完全打开，进气量为零而排气量达到最大值，此时环腔内的压力Pcn处于最小状态，环腔压力作用在滑动扩张段4外表面的合力也最小，而滑动扩张段4内表面的压力要比外表面压力大，因此滑动扩张段4上的滑动环5与前端的限位环相抵。
本发明气动可调喷管的喉部调节原理如图3所示，当喷管喉部需要由图1中的最大状态缩小时，通过控制系统将进排气阀的阀芯10向后移动一定距离，此时阀壳11上的第二进气孔12开度逐渐增大，而第二排气孔13开度则逐渐减小，环腔进气量增加而排气量减小，从而使环腔的压力升高，导致环腔压力作用在滑动扩张段4外表面的合力增大，当其超过内表面压力的合力时，滑动扩张段4将受到一个向后的推力并在其作用下向后滑动，滑动扩张段4向后运动后柔性喉衬3在弹性和气动力作用下会缩小，从而使喉部直径变小，而当滑动扩张段4向后滑动到某个位置其内外表面压力的合力达到新的平衡时，滑动扩张段4停止运动，喷管喉部也即维持在一个新的位置。因此可以通过调节阀芯10的位置，使喷管喉部维持在不同的工位，即阀芯10位置与喷管喉部直径一一对应。而当阀芯10移动到最后端时，阀壳11上的进气孔被完全打开而排气孔被完全封闭，此时环腔进气量达到最大而排气量减小到零，环腔压力Pcn达到最大值，使环腔压力作用在滑动扩张段4外表面的合力也达到最大值，此时滑动扩张段4被推到后端限位环位置，喉部直径处于最小状态，如图4所示。
而当喷管喉部直径要扩大时，只需与喷管喉部直径减小情况相反操作即可，即将进排气阀的阀芯10向前运动，使第二进气孔12开度减小而第二排气孔13开度增大，以降低环腔压力，从而使环腔压力作用在滑动扩张段4外表面的合力减小，当其小于内表面压力的合力时，滑动扩张段4向前运动，而滑动扩张段4的向前滑动会将喉衬撑大，从而使喷管喉部直径变大。

Claims (6)

1.一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：包括筒体外壳(1)及依次设置在筒体外壳(1)内的收敛段(2)、柔性喉衬(3)和滑动扩张段(4)；所述收敛段(2)的一端与筒体外壳(1)固连，所述滑动扩张段(4)可在筒体外壳(1)内轴向滑动并与筒体外壳(1)密封连接；所述柔性喉衬(3)为弹性件，其依靠自身弹性以及气动力压紧在收敛段(2)和滑动扩张段(4)之间；
所述收敛段(2)设有第一进气孔(7)，所述筒体外壳(1)上设有第一排气孔(8)；
所述收敛段(2)、柔性喉衬(3)和滑动扩张段(4)与筒体外壳(1)之间形成环腔，所述环腔内设有进排气阀(9)，所述进排气阀(9)包括阀芯(10)和阀壳(11)，所述阀壳(11)的前端设有第二进气孔(12)，后端设有两个相对应的第二排气孔(13)；所述阀芯(10)可在阀壳(11)内移动，当阀芯(10)移动到阀壳(11)后端时，第二进气孔(12)与第一进气孔(7)相通；当阀芯(10)移动到阀壳(11)前端时，第二排气孔(13)与第一排气孔(8)相通。
2.根据权利要求1所述的一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：所述筒体外壳(1)内间隔设有两个限位环(14)；所述滑动扩张段(4)上设有滑动环(5)，所述滑动环(5)位于两个限位环之间；滑动环(5)上设有密封装置。
3.根据权利要求2所述的一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：所述密封装置包括设置在滑动环(5)上的两个密封凹槽和分别设置在两个密封凹槽内的密封圈(6)。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：所述收敛段(2)与滑动扩张段(4)为锥形。
5.根据权利要求4所述的一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：所述收敛段(2)沿周向均布四个第一进气孔(7)，所述筒体外壳(1)上沿周向均布四个第一排气孔(8)；所述环腔内沿周向均布四组进排气阀(9)。
6.根据权利要求4所述的一种带柔性喉衬的气动调节可调喷管，其特征在于：所述收敛段(2)沿周向均布六个第一进气孔(7)，所述筒体外壳(1)上沿周向均布六个第一排气孔(8)；所述环腔内沿周向均布六组进排气阀(9)。
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