CN110259608A - 一种固体姿轨控发动机喷管堵盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中小型固体姿轨控发动机喷管堵盖，主要由压盖、堵头、堵盖组件三部分组成。通过压盖将堵头从喷管收敛段压入喷管喉部指定位置，然后将堵盖组件安装在喷管扩散段尾部，保证于喷管端面贴合状态。本发明可实现在不同压力条件下对发动机内部气密性的检测。该喷管堵盖不会产生裂纹、碎片等情况，密封可靠，开启稳定，可靠性高。可适应于中小型固体姿轨控发动机喷管结构，有良好的扩展特性。该喷管结构拆卸方便，堵盖承力部件可重复使用，成本低。

Description

一种固体姿轨控发动机喷管堵盖

技术领域

本发明属于固体姿控发动机喷管成型领域，具体涉及一种固体姿轨控发动机喷管堵盖。

背景技术

固体姿控发动机系统具有组成部件少，结构简单，成本低，易与生产、使用和长期储存、维护方便等特点。

固体姿轨控发动机一般由燃气发生器、执行机构、控制单元、推力喷管等组成。一般情况下，每个姿控系统有多个推力喷管，通过多个推力喷管协调配合来实现飞行器的偏航、俯仰、滚转姿控控制和轨道控制。

喷管堵盖是固体姿轨控发动机关键部件之一，在储存及战备运输时，起到密封防潮作用，在发动机点火瞬间，能够使燃烧室压强迅速建立，从而缩短点火延迟时间，提高高空点火的可靠性，使发动机正常点火。

现有技术中的喷管堵盖大部分采用粘贴方式，将堵盖通过环氧树脂或聚氨酯等胶粘剂粘接在喷管喉部，当喷管内部压力到达开启压力时，胶粘剂与堵盖脱离，堵盖开启。该技术对粘贴工艺要求比较高，堵盖材料上的树脂分布不均匀时，会导致开启压力与设计值有所出入，可能导致堵盖不能正常开启。同时树脂分布不均匀，还会导致部分贫胶区域材料强度相对较低，堵盖内部还存在一定水平的内应力，随着时间增长，材料轻度下降、脆性增大，当强度降至低于内应力时，涂胶薄弱区域即发生开裂，会产生漏气现象。

现有技术中也有部分喷管堵盖采用爆破片加O型圈结构形式，该型堵盖安装在喷管扩散段尾部，通过O型圈保证低气压的密封效果，当喷管内部压力达到爆破片的爆破压力时，爆破片破裂，堵盖开启。该结构只适应于小型喷管结构，大型喷管扩散段直径较大，所需爆破片的爆破压力也越大，对于爆破片的设计制造是一个难题，因此无法实现在较高压力下对发动机内部气密性的检测，同时考虑到喷管的承压强度，该型堵盖也难以得到广泛应用。爆破片喷管结构在爆破时还会产生碎片，有可能对姿轨控系统造成伤害。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种中小型固体姿轨控发动机喷管堵盖，可实现在不同压力条件下对发动机内部气密性的检测。该喷管堵盖不会产生裂纹、碎片等情况，密封可靠，开启稳定，可靠性高。可适应于中小型固体姿轨控发动机喷管结构，有良好的扩展特性。该喷管结构拆卸方便，堵盖承力部件可重复使用，成本低。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种固体姿轨控发动机喷管堵盖，其中：包括堵头、堵盖组件、压盖；

通过所述压盖将所述堵头从喷管的收敛段压入喉部；

所述堵盖组件为大致T型结构，包括外周部和轴向部，所述堵盖组件的外周部的内侧与所述喷管的末端通过螺纹连接可快速拆卸，在旋紧状态下，所述堵盖组件的轴向部位于所述喷管的内腔中、不与内壁接触，且与所述堵头之间在初始装配时设置轴向间隙，而在发动机内部气密试验时，为所述堵头提供支撑反力；在发动机装载后，拆卸下所述堵盖组件，仅保留所述堵头在喷管喉部，所述堵盖组件和压盖均留作后续重复使用。

优选地，所述堵头的主体为圆柱结构，在圆柱的外周设置有凸台。

优选地，所述堵头为柔性材料，圆柱直径在喷管喉部的压缩量为15％～20％。

优选地，多个所述堵头的圆柱通过设计为不同的压缩量，实现不同压力下的密封与脱落。

优选地，所述堵盖组件包括承力杆、堵盖体；

所述承力杆的一端面向所述堵头间隔设置，另一端与所述堵盖体装配连接；

所述堵盖体外周的内侧设置内螺纹与所述喷管的末端的外螺纹配合连接。

优选地，所述堵盖体为大致T形，由中部的导向孔和底盘组成；

所述承力杆插入所述导向孔中形成轴孔间隙配合，且所述承力杆的端部与所述堵盖体的底盘通过螺钉连接。

优选地，所述堵盖体的底盘的内螺纹内侧设有凸起结构，用于对喷管扩散段出口内侧进行径向限位。

优选地，所述承力杆和堵盖体均选用航空铝合金材质。

优选地，所述压盖设计为大致T形结构，由中部的推杆和底部的定位盘组成；

所述定位盘通过喷管收敛段的端面进行轴向定位，通过收敛段的直径方向进行径向定位；所述推杆用于将堵头压入喷管喉部，且不划伤喷管表面。

优选地，所述压盖采用非金属材料。

具体地，本发明提供的一种中小型固体姿轨控发动机喷管堵盖，主要由压盖、堵头、堵盖组件三部分组成。通过压盖将堵头从喷管收敛段压入喷管喉部指定位置，然后将堵盖组件安装在喷管扩散段尾部，保证于喷管端面贴合状态。

所述压盖设计为T形结构，选用具有一定的强度非金属材料，通过喷管收敛段的端面进行轴向定位，通过收敛段的直径方向进行径向定位，轴向定为精度为0.05～0.15mm，保证将堵头压入指定位置，且不划伤喷管表面。

所述堵头为氟橡胶材料，与喷管材料有较强的介质相容性，所述堵头为圆柱结构，在圆柱中段设置有凸台，设计圆柱直径D2，使在喷管喉部的压缩量为15％～20％，保证密封效果，设计凸台外径D1，保证堵头与喷管喉部的径向定位能力。

所述堵盖组件由承力杆、堵盖体、螺钉组成。所述承力杆和堵盖体均选用航空铝合金材质。所述堵盖组件通过螺纹与喷管尾部相连，承力杆与堵盖体相抵，通过螺钉连接。旋紧状态下，堵盖组件与喷管尾部端面贴合，承力杆与堵头轴向间隙为0.1～0.3mm。所述承力杆与堵盖体为轴孔小间隙配合，承力杆与堵盖体内侧端面垂直度为0.08～0.15mm。

所述堵盖体内侧设有梯形凸起结构，该结构与喷管扩散段出口内侧配合间隙为0.05～0.1mm，起径向限位作用。

进行地面气密测试时，随着气密压力的升高，堵头所承受的压力通过承力杆传递至喷管，在保证喷管强度的前提下，可实现不同压力下的气密测试。

当发动机装弹后，拆下堵盖组件，仅留堵头在喷管喉部，发动机工作时，燃烧室压力升高到指定压力时，堵头被吹出，或发动机阀芯动作时，堵头被顶出，喷管开始正常工作。

上述优选技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、本发明中压盖结构简单，可准确将堵头送至指定位置，简单方便。

2、本发明中堵头为橡胶材质，密封可靠，设计不同的压缩量，实现特定压力下的密封与脱落，同时橡胶密封可靠性高，寿命长。

3、本发明中通过设计堵盖组件，可将堵头承受的气动力(P为发动机内部压强)通过承力杆传递至喷管尾部。取消承力杆，所述堵头的气动力大于堵头与喷管喉部的摩擦力时，堵头会被气动力推出，无法进行气密检测，增加推力杆结构，在堵盖体的反作用力下，堵头能够承受的气动力显著增加，可满足多种压力下对发动机内部气密性的检测需求，这是传统爆破片结构不能实现的。在有堵盖组件的前提下，可实现中小型喷管的密封测试需求。

4、本发明中堵盖组件分体结构，便于加工，降低成本。

5、装弹后，拆卸堵盖组件，仅留堵头在产品上，堵盖组件可重复利用，经济性好，重复利用率高。

附图说明

图1是本发明的固体姿轨控发动机喷管堵盖的内部结构示意图；

图2是本发明的固体姿轨控发动机喷管堵盖的压盖结构示意图；

图3是本发明的固体姿轨控发动机喷管堵盖的堵盖组件示意图；

图4是本发明的固体姿轨控发动机喷管堵盖的堵盖体结构示意图；

图5是本发明的固体姿轨控发动机喷管堵盖的堵头结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。

作为本发明的一种较佳实施方式，如图1、图2所示，本发明所述的一种固体姿轨控发动机喷管堵盖，它包括堵头2、堵盖组件3、压盖4。所述堵头2通过所述压盖4从喷管1的收敛段压入喉部指定位置。所述喷管1的末端与所述堵盖组件3通过螺纹连接，堵盖组件3内侧与喷管1相抵。所述堵头2与堵盖组件轴向间隙0.1～0.3mm。

如图3、图4所示，本发明所述的堵盖组件3由承力杆31、堵盖体32、螺钉33组成。所述承力杆与所述堵盖体32相抵，插入导向孔41，形成轴孔小间隙配合，所述承力杆31与堵盖体32通过螺钉33连接，承力杆31与堵盖体32有较高同轴度与垂直度要求。所述堵盖体32内侧设有梯形凸起结构42，该结构与喷管扩散段出口内侧配合间隙为0.05～0.1mm，起径向限位作用。

如图5所示，具体实施时，根据喷管堵盖打开压强要求，计算堵头径向尺寸D1、D2，保证圆柱直径D2与喷管喉部内径压缩量在15％～20％，保证凸台外径D1与喷管喉部内径形成一定的摩擦力，提供密封所需要的必须比压。

地面气密测试时，根据图1进行装配，可实现不同压力下的气密检测。

装入舱段时，拆卸堵盖组件3，仅保留堵头2。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：包括堵头(2)、堵盖组件(3)、压盖(4)；

通过所述压盖(4)将所述堵头(2)从喷管(1)的收敛段压入喉部；

所述堵盖组件(3)为大致T型结构，包括外周部和轴向部，所述堵盖组件(3)的外周部的内侧与所述喷管(1)的末端通过螺纹连接可快速拆卸，在旋紧状态下，所述堵盖组件(3)的轴向部位于所述喷管(1)的内腔中、不与内壁接触，且与所述堵头(2)之间在初始装配时设置轴向间隙，而在发动机内部气密试验时，为所述堵头(2)提供支撑反力；在发动机装载后，拆卸下所述堵盖组件(3)，仅保留所述堵头(2)在喷管喉部，所述堵盖组件(3)和压盖(4)均留作后续重复使用。

2.如权利要求1所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述堵头(2)的主体为圆柱结构，在圆柱的外周设置有凸台。

3.如权利要求2所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述堵头(2)为柔性材料，圆柱直径在喷管喉部的压缩量为15％～20％。

4.如权利要求3所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

多个所述堵头(2)的圆柱通过设计为不同的压缩量，实现不同压力下的密封与脱落。

5.如权利要求1所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述堵盖组件(3)包括承力杆(31)、堵盖体(32)；

所述承力杆(31)的一端面向所述堵头(2)间隔设置，另一端与所述堵盖体(32)装配连接；

所述堵盖体(32)外周的内侧设置内螺纹与所述喷管(1)的末端的外螺纹配合连接。

6.如权利要求5所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述堵盖体(32)为大致T形，由中部的导向孔(41)和底盘组成；

所述承力杆(31)插入所述导向孔(41)中形成轴孔间隙配合，且所述承力杆(31)的端部与所述堵盖体(32)的底盘通过螺钉(33)连接。

7.如权利要求6所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述堵盖体(32)的底盘的内螺纹内侧设有凸起结构(42)，用于对喷管扩散段出口内侧进行径向限位。

8.如权利要求5所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述承力杆(31)和堵盖体(32)均选用航空铝合金材质。

9.如权利要求1所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述压盖(4)设计为大致T形结构，由中部的推杆和底部的定位盘组成；

所述定位盘通过喷管收敛段的端面进行轴向定位，通过收敛段的直径方向进行径向定位；所述推杆用于将堵头(2)压入喷管喉部，且不划伤喷管表面。

10.如权利要求8所述的固体姿轨控发动机喷管堵盖，其特征在于：

所述压盖(4)采用非金属材料。