CN110242441B - 一种球窝塞式矢量喷管 - Google Patents

一种球窝塞式矢量喷管 Download PDF

Info

Publication number
CN110242441B
CN110242441B CN201910452236.1A CN201910452236A CN110242441B CN 110242441 B CN110242441 B CN 110242441B CN 201910452236 A CN201910452236 A CN 201910452236A CN 110242441 B CN110242441 B CN 110242441B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spray pipe
pipe shell
section
movable
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910452236.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110242441A (zh
Inventor
李修明
郑庆
童悦
杨大望
林天一
林啸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Original Assignee
Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute filed Critical Shanghai Xinli Power Equipment Research Institute
Priority to CN201910452236.1A priority Critical patent/CN110242441B/zh
Publication of CN110242441A publication Critical patent/CN110242441A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110242441B publication Critical patent/CN110242441B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/84—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using movable nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/97—Rocket nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
    • F02K9/805—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control servo-mechanisms or control devices therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Joints Allowing Movement (AREA)

Abstract

一种球窝塞式矢量喷管，包括固定喷管壳体、活动喷管壳体、塞锥；所述的活动喷管壳体与固定悬置在其内部的塞锥为一体结构，所述塞锥的外周面与所述活动喷管壳体的内型面配合形成收敛段和扩张段；活动喷管壳体的前段与固定喷管壳体的后段之间采用球面副的方式连接，通过安装在活动喷管壳体外型面的活动体支耳与伺服系统连接，驱动活动喷管壳体带动塞锥摆动。

Description

一种球窝塞式矢量喷管
技术领域
本发明涉及固体火箭发动机推力矢量技术，特别涉及一种球窝塞式矢量喷管。
背景技术
传统的轴对称塞式喷管的中心锥是通过固定连接方式连接在喷管的筒体上，而矢量调节的实现一般分为两种：一种将筒体设计为前后两个球面段，通过作动系统及连接机构驱动后段球面段实现矢量调节，此种结构的喷管外廓尺寸较大，重量较重，对于外廓尺寸要求严格的发动机不容易实现；另一种通过作动系统将喷管筒体整体偏转，其作动力大且机构复杂，因此需要设计一种实现轴对称塞式喷管全向矢量调节的简易机构。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种球窝塞式矢量喷管。
本发明的技术解决方案是：一种球窝塞式矢量喷管，包括固定喷管壳体、活动喷管壳体、塞锥；所述的活动喷管壳体与固定悬置在其内部的塞锥为一体结构，所述塞锥的外周面与所述活动喷管壳体的内型面配合形成收敛段和扩张段；活动喷管壳体的前段与固定喷管壳体的后段之间采用球面副的方式连接，通过安装在活动喷管壳体外型面的活动体支耳与伺服系统连接，驱动活动喷管壳体带动塞锥摆动。
优选的，所述固定喷管壳体前段为圆柱型平直段，后段外型面为球面；所述活动喷管壳体前段具有与固定喷管壳体后段外型面形状和大小相匹配的内型面；还包括一个挡环，所述的挡环前段为圆柱型平直段，通过凸台与固定喷管壳体配合定位，后段具有与活动喷管壳体前段外型面形状和大小相匹配的内型面；活动喷管壳体前段与固定喷管壳体后段与挡环后段之间构成球面副的连接方式。
优选的，所述的固定喷管壳体后段球面前端设有凸台，用于限制活动喷管壳体旋转角度，轴向定位。
优选的，所述活动体喷管壳体包括依次连接的球形面、圆柱面和圆面，所述塞锥包括依次连接的圆弧段和锥形段，所述圆弧段的外周面与所述圆柱面相配合形成收敛段，所述锥形段的外周面与所述圆面相配合形成扩张段。
优选的，所述的塞锥与活动喷管壳体之间通过连接板连接成一体结构。
优选的，所述塞锥圆弧段的端面与连接板连接。
优选的，所述连接板为4~6个，且沿周向均布。
优选的，所述固定喷管壳体后段球面与所述活动喷管壳体前段球面之间安装有密封圈，保证喷管旋转时的密封性良好。
优选的，所述活动体支耳至少2个，沿周向均布。
优选的，所述的活动喷管壳体与塞锥、连接板采用耐烧蚀材料制成。
本发明与现有技术相比有益效果为：
（1）结构简单，操作方便
本发明将活动喷管与塞锥设计为一体化机构，使得运动构件少，有效减小传统的轴对称塞式喷管外廓尺寸，易于操作。
（2）可实现全向矢量调节
本发明通过伺服系统有效控制活动喷管壳体一体化结构，实现塞式喷管的全向矢量调节。
（3）可有效减小摆动力矩
本发明通过球面副形式实现转动，使得喷管摆动克服的摩擦力矩大大减小，机动性增强，有效降低伺服电机使用要求。
（4）可有效降低成本
本发明摆动结构均属于金属构件，相较于成熟的柔性摆动部件使用的橡胶材料工艺更加成熟，使用成本降低。
附图说明
图1、2为本发明不同视角三维视图；
图3为本发明剖视图；
图4为本发明固定喷管壳体剖视图；
图5为本发明活动喷管壳体与塞锥一体化结构示意图；
图6为本发明挡环剖视图；
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图1至图6对本发明球窝塞式矢量喷管做进一步详细说明。
本发明提供了一种球窝塞式矢量喷管，包括固定喷管壳体1、活动喷管壳体2、塞锥3、挡环4、连接板5，活动体支耳6；
固定喷管壳体1为一个，前段7为圆柱型平直段，用于连接燃烧室壳体，后段8外型面为球面，前后过渡段9为凸台，用于限制活动壳体2旋转角度，轴向定位；
活动喷管壳体2为一个，前段10具有与固定喷管壳体后段8外型面形状和大小相匹配的内型面，并构成球面副，中段11为圆柱面，后段12为圆面；
塞锥3为一个，通过所述连接板5连接，固定悬置在所述活动喷管壳体2内，成一体结构，连接板5可为4~6个，沿周向均匀分布，塞锥前段13为圆弧段，与圆柱面11相配合形成收敛段，后段14为锥形段与圆面12相配合形成扩张段;
挡环4为一个，前段15为圆柱型平直段，通过凸台与固定喷管壳体1配合定位，可加强连接强度，比如通过螺纹，后段16具有与活动喷管壳体前段10外型面形状和大小相匹配的内型面，构成球面副；
活动体支耳6为两个，通过螺纹连接17活动喷管壳体，沿周向均匀分布，与伺服系统连接，驱动活动喷管壳体2摆动，具体位置与伺服系统安装位置配合。其中每个支耳的螺纹17连接为3个。
固定喷管壳体后段8与活动喷管壳体前段10之间安装有密封圈，保证喷管旋转时的密封性良好。
塞锥3由高温耐烧蚀材料制成，减少高温燃气对塞锥4的严重烧蚀。
活动喷管壳体2由高温耐烧蚀材料制成，保证工作时，不会由于材料的受热膨胀使得活动喷管壳体2与塞锥4之间的面积变大，进而影响喷管性能。
以上述6个连接板5为例，当球窝塞式矢量喷管进行矢量调节时，与支耳连接的两个伺服电机作动，具体的每一个电机作动是伸长或收缩可以根据调节需要进行适合的控制，例如可以控制位于(相对的)上部的电机18伸长，位于左侧的电机保持不动，此时电机带动活动喷管壳体2及塞锥3一体化结构沿顺时针方向(参照图3所示的视图方向)摆动，从而实现喷管的矢量调节；后续可根据具体调节方向在适当方位增加支耳，具体的调节原理类似，不再一一赘述。
本发明的球窝塞式矢量喷管，结构简单可靠，能有效的实现矢量调节，满足不同工作高度的固体火箭发动机的需要。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种球窝塞式矢量喷管，其特征在于，包括固定喷管壳体、活动喷管壳体、塞锥；所述的活动喷管壳体与固定悬置在其内部的塞锥为一体结构，所述塞锥的外周面与所述活动喷管壳体的内型面配合形成收敛段和扩张段；活动喷管壳体的前段与固定喷管壳体的后段之间采用球面副的方式连接，通过安装在活动喷管壳体外型面的活动体支耳与伺服系统连接，驱动活动喷管壳体带动塞锥摆动；所述活动体喷管壳体包括依次连接的球形面、圆柱面和圆面，所述塞锥包括依次连接的圆弧段和锥形段，所述圆弧段的外周面与所述圆柱面相配合形成收敛段，所述锥形段的外周面与所述圆面相配合形成扩张段。
2.根据权利要求1所述的喷管，其特征在于：所述固定喷管壳体前段为圆柱型平直段，后段外型面为球面；所述活动喷管壳体前段具有与固定喷管壳体后段外型面形状和大小相匹配的内型面；还包括一个挡环，所述的挡环前段为圆柱型平直段，通过凸台与固定喷管壳体配合定位，后段具有与活动喷管壳体前段外型面形状和大小相匹配的内型面；活动喷管壳体前段与固定喷管壳体后段与挡环后段之间构成球面副的连接方式。
3.根据权利要求2所述的喷管，其特征在于：所述的固定喷管壳体后段球面前端设有凸台，用于限制活动喷管壳体旋转角度，轴向定位。
4.根据权利要求1所述的喷管，其特征在于：所述的塞锥与活动喷管壳体之间通过连接板连接成一体结构。
5.根据权利要求1所述的喷管，其特征在于：所述塞锥圆弧段的端面与连接板连接。
6.依据权利要求4或5所述的喷管，其特征在于：所述连接板为4~6个，且沿周向均布。
7.依据权利要求1所述的喷管，其特征在于：所述固定喷管壳体后段球面与所述活动喷管壳体前段球面之间安装有密封圈，保证喷管旋转时的密封性良好。
8.依据权利要求1所述的喷管，其特征在于：所述活动体支耳至少2个，沿周向均布。
9.依据权利要求4所述的喷管，其特征在于：所述的活动喷管壳体与塞锥、连接板采用耐烧蚀材料制成。
CN201910452236.1A 2019-05-28 2019-05-28 一种球窝塞式矢量喷管 Active CN110242441B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910452236.1A CN110242441B (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种球窝塞式矢量喷管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910452236.1A CN110242441B (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种球窝塞式矢量喷管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110242441A CN110242441A (zh) 2019-09-17
CN110242441B true CN110242441B (zh) 2020-11-20

Family

ID=67885317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910452236.1A Active CN110242441B (zh) 2019-05-28 2019-05-28 一种球窝塞式矢量喷管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110242441B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113309632B (zh) * 2021-07-27 2021-11-02 北京星际荣耀空间科技股份有限公司 一种采用球面密封的二元可调喷管
CN115559831B (zh) * 2022-12-05 2023-03-24 东方空间(西安)宇航技术有限公司 一种火箭发动机的柔性喷管的预偏角调节系统及方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082181A (en) * 1989-12-18 1992-01-21 The Boeing Company Gas jet engine nozzle
CN2428402Y (zh) * 1999-12-30 2001-05-02 王建军 万向矢量喷管
CN102953864A (zh) * 2012-11-07 2013-03-06 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种球面喷管的球面动密封结构
CN204113490U (zh) * 2014-08-29 2015-01-21 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种球面矢量喷管球面密封结构
CN106121860A (zh) * 2016-08-16 2016-11-16 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种可移动的球面密封装置
CN106150754A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种轴对称塞式矢量喷管
CN106194495A (zh) * 2016-08-12 2016-12-07 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种新型轴对称塞式矢量喷管
CN107435599A (zh) * 2017-07-13 2017-12-05 燕山大学 一种矢量喷管并联驱动机构
CN107448325A (zh) * 2017-07-13 2017-12-08 燕山大学 一种大摆角矢量喷管混联机构
CN108087144A (zh) * 2017-11-28 2018-05-29 中国航发沈阳发动机研究所 一种二元塞式矢量喷管及具有其的飞机
CN109184947A (zh) * 2018-10-11 2019-01-11 西北工业大学 一种整体旋转式收敛矢量喷管

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5082181A (en) * 1989-12-18 1992-01-21 The Boeing Company Gas jet engine nozzle
CN2428402Y (zh) * 1999-12-30 2001-05-02 王建军 万向矢量喷管
CN102953864A (zh) * 2012-11-07 2013-03-06 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种球面喷管的球面动密封结构
CN204113490U (zh) * 2014-08-29 2015-01-21 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种球面矢量喷管球面密封结构
CN106150754A (zh) * 2016-08-12 2016-11-23 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种轴对称塞式矢量喷管
CN106194495A (zh) * 2016-08-12 2016-12-07 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种新型轴对称塞式矢量喷管
CN106121860A (zh) * 2016-08-16 2016-11-16 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所 一种可移动的球面密封装置
CN107435599A (zh) * 2017-07-13 2017-12-05 燕山大学 一种矢量喷管并联驱动机构
CN107448325A (zh) * 2017-07-13 2017-12-08 燕山大学 一种大摆角矢量喷管混联机构
CN108087144A (zh) * 2017-11-28 2018-05-29 中国航发沈阳发动机研究所 一种二元塞式矢量喷管及具有其的飞机
CN109184947A (zh) * 2018-10-11 2019-01-11 西北工业大学 一种整体旋转式收敛矢量喷管

Also Published As

Publication number Publication date
CN110242441A (zh) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110242441B (zh) 一种球窝塞式矢量喷管
US5150839A (en) Nozzle load management
CN1818359B (zh) 可变喷口废气涡轮增压器的涡卷结构和涡轮增压器的制造方法
US2938336A (en) Gas flow straightening vanes
CN113374594B (zh) 一种二元喷管扩张段控制机构
CN202832854U (zh) 固体火箭发动机燃烧室后部复合式热防护结构
CN114017198A (zh) 一种轴对称收扩喷管
CN103423025A (zh) 一种收敛喷管
CN104018955A (zh) 一种大范围推力调节喷注器
CN111365144A (zh) 一种柔性接头及采用该柔性接头的固体火箭发动机喷管
CN114109645B (zh) 一种轴对称收扩喷管运动机构
WO2010120028A1 (ko) 가변 지오메트리 터보차져의 노즐어셈블리 및 그 제작방법
US3050938A (en) Rocket nozzles
CN107435599B (zh) 一种矢量喷管并联驱动机构
US4466573A (en) Wet pipe device for turbojet engines
CN102656352A (zh) 用于增压装置、特别是排气涡轮增压器的调节装置
CN104533661A (zh) 推力矢量喷管
CN110425050A (zh) 一种气缸盖总成成型工艺及气缸盖
CN110529293B (zh) 一种固体火箭发动机热球窝接头结构设计
CN113236374B (zh) 一种高压涡轮导向叶片柔性连接结构
CN114776467A (zh) 一种轴对称收扩喷管单环控制机构
CN207523958U (zh) 一种包含航空发动机外壳的3d打印组件
CN104854309A (zh) 一种组件,尤其是内燃机或压缩机
CN208106596U (zh) 一种固体火箭冲压发动机喷管
CN112682217A (zh) 一种基于环形增压中心体后缘扩张火箭冲压宽速域发动机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant