CN110552814B - 滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，包括燃烧室、燃烧室端盖、电机固定架、旋转伺服电机、控制板、扇形齿轮、滑盘阀套管、喷管、行星齿轮减速器、弧形齿条、滑盘阀；燃烧室端盖与喷管固连，燃烧室端盖与燃烧室固定滑盘阀套管一端套在喷管外圆上，二者密封且可相对转动；滑盘阀套管另一端与滑盘阀固连旋转伺服电机固定在燃烧室端盖上，旋转伺服电机通过行星齿轮减速器与扇形齿轮相连；滑盘阀套管外圆上设有弧形齿条；扇形齿轮与弧形齿条啮合；喷管的端盖上设有一组通气孔；滑板阀上设一组调节孔，且调节孔的孔位与通气孔的位置正对；控制板用于控制旋转伺服电机的旋转角度；本发明可实现燃气流量的精确控制。

Description

滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器
技术领域
本发明属于固体火箭冲压发动机领域，特别是一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器。
背景技术
固体火箭冲压发动机将固体火箭发动机和冲压发动机的优良性能结合起来，具有结构简单、比冲高、机动性能强、成本较低、维护方便以及可靠性良好等优点，成为了新一代高性能导弹系统的首选。为了使固冲发动机的空燃比稳定在某一范围内，让发动机高效、安全工作的同时又具有良好的推力调节能力，需要对其燃气发生器进行流量调节。目前燃气流量调节方案主要有：固定流量方案、变燃速方案、非壅塞方案以及壅塞方案。壅塞状态方案中，相比与其他的流量调节方案来说适用范围较广，不需要复杂的辅助机构、调节比较大，所以受到国内外众多学者的青睐。
目前壅塞式固体火箭队冲压发动机燃气流量调节装置多采用柱塞滑阀，旋转凸轮阀、锥阀，滑盘阀等多种。传统的驱动系统多采用液压传动、气压传动以及机电传动等。例如刘源翔.变流量整体式固冲发动机控制系统研究[D].北京理工大学，2015.]提出了一种气动式直线位移执行机构驱动门阀进行燃气流量调节的方案，结构复杂，响应速度较慢，且采用气动式执行机构作为动力来源，气缸体积较大，不利于总体布局；同时由于气体容易出现泄露，在调节燃气流量的过程中，并不容易达到精确控制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，以实现燃气流量的精确控制。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，包括燃烧室、燃烧室端盖、电机固定架、旋转伺服电机、控制板、扇形齿轮、滑盘阀套管、喷管、行星齿轮减速器、弧形齿条、滑盘阀；
所述燃烧室端盖与喷管固连，所述燃烧室端盖与燃烧室固定；所述滑盘阀套管一端套在喷管外圆上，二者密封且可相对转动；所述滑盘阀套管另一端与滑盘阀固连；所述旋转伺服电机通过电机固定架固定在燃烧室端盖上，所述旋转伺服电机通过行星齿轮减速器与扇形齿轮相连；所述滑盘阀套管外圆上设有弧形齿条；所述扇形齿轮与弧形齿条啮合；所述喷管的端盖上设有一组通气孔；所述通气孔包括一个中心孔、中心孔一圈的多个通孔；所述滑板阀上设一组调节孔，包括一个中心孔和中心孔一圈的多个通孔；且调节孔的孔位与通气孔的位置正对；所述控制板与旋转伺服电机相连，用于控制旋转伺服电机的旋转角度。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明采用旋转伺服电机作为驱动机构，通过控制器控制旋转伺服电机的转动角度，以及通过扇形齿轮、滑盘阀套管实现了滑盘阀的旋转，从而调整喷管喉部面积，能够实现流量的精确控制。
(2)进行流量调节的机构均置于燃烧室外部，扩大了燃烧室的装药空间，能够装更多的推进剂，且规避了对于流量调节机构的复杂的热防护，有效的保护了电机。
附图说明
图1是滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器整体结构示意图。
图2是滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
结合图1、图2，本发明的及一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，包括燃烧室1、燃烧室端盖2、电机固定架3、旋转伺服电机4、控制板5、扇形齿轮6、滑盘阀套管8、喷管9、行星齿轮减速器11、弧形齿条12、滑盘阀13；
所述燃烧室端盖2与喷管9通过浇筑为一个整体，所述燃烧室端盖2与燃烧室1固定；所述滑盘阀套管8一端套在喷管9外圆上，二者密封且可相对转动；所述滑盘阀套管8另一端与滑盘阀13固连；所述旋转伺服电机4通过电机固定架3固定在燃烧室端盖2上，所述旋转伺服电机4通过行星齿轮减速器11与扇形齿轮6相连；所述滑盘阀套管8外圆上设有弧形齿条12；所述扇形齿轮6与弧形齿条12啮合；所述喷管9的端盖15上设有一组通气孔14；所述通气孔14包括一个中心孔、中心孔一圈的多个通孔；所述滑盘阀13呈圆盘结构，所述滑板阀13上设一组调节孔7，同样包括一个中心孔和中心孔一圈的多个通孔。且调节孔7的孔位与通气孔14的位置正对。所述控制板5与旋转伺服电机4相连，用于控制旋转伺服电机4的旋转角度。
作为一种实施方式，所述滑盘阀套管8一端向内设有限位环81；所述滑盘阀套管8与喷管9之间设有滚动轴承17机芯支撑，所述限位环对滚动轴承17一端端面进行轴向限位；滚动轴承17另一端与滑盘阀13之间设有密封圈16进行密封，同时密封圈16对滚动轴承17另一端进行轴向限位。
作为一种实施方式，所述燃烧室端盖2通过螺钉与燃烧室1固定，所述燃烧室端盖2与燃烧室1之间设有密封圈10进行密封。
本发明的滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器工作时，旋转伺服电机4接收来自控制板5转动指令，通过行星齿轮减速器轴11带动扇形齿轮6转动，扇形齿轮6转动，扇形齿轮6带动弧形齿条12转动，弧形齿条12带动滑盘阀套管8转动，使得滑盘阀13绕喷管9轴线转动，使滑盘阀13上的调节孔7与通气孔14错开一定角度，进而改变喷管9的喉部面积，从而改变燃烧室1的压力和推进剂燃速，达到控制燃气流量的效果，实现流量调节。
当旋转伺服电机4的运动按一定规律变化时，喉部面积同时也呈现一定的变化规律，从而达到随机调节燃烧室压强与燃气流量的目的。当需要增加燃气流量时，由旋转伺服电机4控制扇形齿轮6并带动弧形齿条12转动，使滑盘阀13向喉部面积减小的方向转动，通过旋转量可以精确计算出喉部面积；喷管9喉部有效面积减少时，燃烧室1内部压强增大，推进剂燃速增大，从而使燃气流量也增大，反之亦然。

Claims (3)

1.一种滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，其特征在于，包括燃烧室(1)、燃烧室端盖(2)、电机固定架(3)、旋转伺服电机(4)、控制板(5)、扇形齿轮(6)、滑盘阀通气孔(7)、滑盘阀套管(8)、喷管(9)、行星齿轮减速器(11)、弧形齿条(12)、滑盘阀(13)；
所述燃烧室端盖(2)与喷管(9)固连，所述燃烧室端盖(2)与燃烧室(1)固定；所述滑盘阀套管(8)一端套在喷管(9)外圆上，二者密封且可相对转动；所述滑盘阀套管(8)另一端与滑盘阀(13)固连；所述旋转伺服电机(4)通过电机固定架(3)固定在燃烧室端盖(2)上，所述旋转伺服电机(4)通过行星齿轮减速器(11)与扇形齿轮(6)相连；所述滑盘阀套管(8)外圆上设有弧形齿条(12)；所述扇形齿轮(6)与弧形齿条(12)啮合；所述喷管(9)的端盖(15)上设有一组通气孔(14)；所述通气孔(14)包括一个中心孔、中心孔一圈的多个通孔；所述滑盘阀(13)上设一组滑盘阀通气孔(7)，包括一个中心孔和围绕中心孔一圈设置的多个通孔；且滑盘阀通气孔(7)的孔位与通气孔(14)的位置正对；所述控制板(5)与旋转伺服电机(4)相连，用于控制旋转伺服电机(4)的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，其特征在于，所述滑盘阀套管(8)一端向内设有限位环(81)；所述滑盘阀套管(8)与喷管(9)之间设有滚动轴承(17)进行支撑，所述限位环对滚动轴承(17)一端端面进行轴向限位；滚动轴承(17)另一端与滑盘阀(13)之间设有密封圈(16)进行密封，同时密封圈(16)对滚动轴承(17)另一端进行轴向限位。
3.根据权利要求1所述的滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器，其特征在于，所述燃烧室端盖(2)通过螺钉与燃烧室(1)固定，所述燃烧室端盖(2)与燃烧室(1)之间设有密封圈(10)进行密封。
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