CN111188700A - 一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管 - Google Patents

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刘文芝
王智奇
刘清超
王天祥
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Abstract

本发明提供一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，包括：前法兰、上柔性接头、中法兰、下柔性接头以及固定体；其中，所述上柔性接头两端分别固定连接前法兰以及中法兰，所述下柔性接头两端分别固定连接中法兰以及固定体，所述上柔性接头以及下柔性接头均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。本发明充分考虑了疲劳性能对柔性喷管破坏的影响，通过对柔性喷管结构合理的改进，能够有效提高柔性喷管的使用寿命。

Description

一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管
技术领域
本发明主要涉及固体火箭柔性喷管零部件的技术领域，具体是一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管。
背景技术
固体火箭发动机是现如今各种导弹武器的主要动力装置，其在航天领域也有着广泛的应用，其性能往往也决定着航天飞行器的总体性能。柔性喷管是固体火箭发动机最主要的部件之一，是发动机能量转换及实现推力方向控制的装置。喷管的可靠性关系到飞行器能否正常工作。柔性喷管实际上是一种借助于柔性接头实施喷管摆动，以达到推力方向控制目的的摆动喷管，它通常由活动体、固定体，柔性接头及作动器组成的。柔性喷管实际上就是一个通过层压柔性接头，装在火箭发动机后封头上的喷管，它是由许多同心球形截面的弹胶层和薄金属板组成，并弯曲形成柔性的夹层结构，这个接头轴向刚度很大，在侧向却很容易偏转，因此，适用于固体火箭发动机使用，
发动机在工作过程中，柔性喷管摆心是球环状弹性件组和增强件组同心球球心，弹性件组是一种粘弹性材料，在受压情况下，会发生较大的应变，增强件组也会产生变形，导致柔性喷管在摆动过程中摆心的变化。由于弹性件是超弹性材料，因超弹性材料的特性(不可压缩性、内部存在前兆体)，所以在工作时容易产生疲劳破坏(弹性件易发生裂纹扩展性破坏，增强件易产生高频圆周波屈曲及体积压缩破坏)。
因此，如何基于固体火箭发动机柔性喷管疲劳相关参数，合理设置柔性喷管的结构是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。
发明内容
为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，通过变截面的弹性件以及增强件可以有效减少固体火箭发动机系统的消极质量，提高系统的使用寿命。
本发明的技术方案如下：
一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，包括：前法兰、上柔性接头、中法兰、下柔性接头以及固定体；其中，所述上柔性接头两端分别固定连接前法兰以及中法兰，所述下柔性接头两端分别固定连接中法兰以及固定体，所述上柔性接头以及下柔性接头均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。
所述的弹性件以及增强件是具有公共几何转动中心，不同半径的球形截面环，每个截面的厚度均不相同，从而形成所述变截面。
所述弹性件以及增强件的变截面结构满足：基于喷管的疲劳性能，在易发生疲劳破坏的位置增大截面厚度，在产生较小疲劳破坏的位置减小截面厚度。
所述前法兰外周面为球面，所述上柔性接头上部内周面为球面并与前法兰外周固定连接，所述上柔性接头下部外周面为球面，所述中法兰上部内周面为球面并与上柔性接头下部外周固定连接，所述中法兰下部内周面为球面，所述下柔性接头上部外周面为球面并与中法兰下部内周面固定连接，所述下柔性接头下部内周面为球面，所述固定体上部外周面为球面并与下柔性接头下部内周面固定连接，固定体底部为圆盘式结构。
所述弹性体由天然橡胶制成，所述增强件由高强度薄金属板制成。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，通过变截面的弹性件以及增强件可以有效减少固体火箭发动机系统的消极质量，提高系统的使用寿命；整体结构后不采用后法兰，能够减少不必要的消极质量，且后法兰与固定体的连接产生的问题，如松动产生系统误差等不会出现。
附图说明
附图1为本发明总体结构示意图；
附图2为本发明前法兰结构示意图；
附图3为本发明上柔性接头结构示意图；
附图4为本发明中法兰结构示意图；
附图5为本发明下柔性接头结构示意图；
附图6为本发明固定体结构示意图。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如图1～6所示，为本发明所提供的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管相关结构示意图。
在本发明中，所述的双柔性喷管主要包括：前法兰1、上柔性接头2、中法兰3、下柔性接头4以及固定体5；其中，上柔性接头2两端分别固定连接前法兰1以及中法兰3，所述下柔性接头4两端分别固定连接中法兰3以及固定体5，所述上柔性接头2以及下柔性接头4均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。在本发明提供的上述结构中，上柔性接头2与下柔性接头4形成双柔性，通过变截面的弹性体及增强件可以有效的减少系统的消极质量。
具体的，在本发明中所述的弹性件以及增强件是具有公共几何转动中心，不同半径的球形截面环，且每个截面的厚度均不相同，称之为变截面。优选的，弹性体由天然橡胶制成，增强件由高强度薄金属板制成。弹性件以及增强件的变截面结构满足：基于喷管的疲劳性能，在易发生疲劳破坏的位置增大截面厚度，在产生较小疲劳破坏的位置减小截面厚度。因此，本发明中，针对喷管的疲劳特性对其结构进行设计，能够有效提高喷管的使用寿命，一定程度上避免由于疲劳破坏引起的喷管损坏问题。
本发明所提供的前法兰1、上柔性接头2、中法兰3、下柔性接头4以及固定体5之间的具体连接结构如下：所述前法兰1外周面为球面，所述上柔性接头2上部内周面为球面并与前法兰1外周固定连接，所述上柔性接头2下部外周面为球面，所述中法兰3上部内周面为球面并与上柔性接头2下部外周固定连接，所述中法兰3下部内周面为球面，所述下柔性接头4上部外周面为球面并与中法兰3下部内周面固定连接，所述下柔性接头4下部内周面为球面，所述固定体5上部外周面为球面并与下柔性接头4下部内周面固定连接，固定体5底部为圆盘式结构。
在本结构中，固定体5并未连接有后法兰，该结构可以有效减少由于后法兰与固定体的连接出现问题从而导致双柔性接头摆动出现误差的问题。
实施例：
一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，包括前法兰1、上柔性接头2、中法兰3、下柔性接头4以及固定体5；其中，上柔性接头2两端分别固定连接前法兰1以及中法兰3，所述下柔性接头4两端分别固定连接中法兰3以及固定体5，所述上柔性接头2以及下柔性接头4均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，弹性件及增强件是具有公共几何转动中心，不同半径的球形截面环，且每个截面的厚度不同，具体的是，基于喷管疲劳性能，易发生疲劳破坏的地方增大截面厚度，产生较小疲劳破坏的位置减小其截面厚度。
本实施例的上述结构，充分考虑了疲劳性能对柔性喷管破坏的影响，通过对柔性喷管结构合理的改进，能够有效提高柔性喷管的使用寿命。

Claims (5)

1.一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，包括：前法兰(1)、上柔性接头(2)、中法兰(3)、下柔性接头(4)以及固定体(5)；其中，所述上柔性接头(2)两端分别固定连接前法兰(1)以及中法兰(3)，所述下柔性接头(4)两端分别固定连接中法兰(3)以及固定体(5)，所述上柔性接头(2)以及下柔性接头(4)均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。
2.如权利要求1所述的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，所述的弹性件以及增强件是具有公共几何转动中心，不同半径的球形截面环，每个截面的厚度均不相同，从而形成所述变截面。
3.如权利要求2所述的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，所述弹性件以及增强件的变截面结构满足：基于喷管的疲劳性能，在易发生疲劳破坏的位置增大截面厚度，在产生较小疲劳破坏的位置减小截面厚度。
4.如权利要求1所述的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，所述前法兰(1)外周面为球面，所述上柔性接头(2)上部内周面为球面并与前法兰(1)外周固定连接，所述上柔性接头(2)下部外周面为球面，所述中法兰(3)上部内周面为球面并与上柔性接头(2)下部外周固定连接，所述中法兰(3)下部内周面为球面，所述下柔性接头(4)上部外周面为球面并与中法兰(3)下部内周面固定连接，所述下柔性接头(4)下部内周面为球面，所述固定体(5)上部外周面为球面并与下柔性接头(4)下部内周面固定连接，固定体(5)底部为圆盘式结构。
5.如权利要求1所述的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，所述弹性体由天然橡胶制成，所述增强件由高强度薄金属板制成。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112324595A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 西安航天动力技术研究所 一种前摆心柔性喷管用去腻子化热防护结构
WO2024138500A1 (zh) * 2022-12-26 2024-07-04 西安航天动力技术研究所 一种高性能长寿命深水立管柔性接头

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013164046A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Ihi Aerospace Co Ltd フレキシブルジョイントとその製造方法
CN106903901A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 湖北三江航天江北机械工程有限公司 用于固体火箭发动机的耐低温柔性接头成型方法
CN110107429A (zh) * 2018-11-01 2019-08-09 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机双柔性喷管接头的设计
CN209458042U (zh) * 2018-11-01 2019-10-01 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机双柔性喷管接头
CN211819721U (zh) * 2020-03-03 2020-10-30 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013164046A (ja) * 2012-02-13 2013-08-22 Ihi Aerospace Co Ltd フレキシブルジョイントとその製造方法
CN106903901A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 湖北三江航天江北机械工程有限公司 用于固体火箭发动机的耐低温柔性接头成型方法
CN110107429A (zh) * 2018-11-01 2019-08-09 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机双柔性喷管接头的设计
CN209458042U (zh) * 2018-11-01 2019-10-01 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机双柔性喷管接头
CN211819721U (zh) * 2020-03-03 2020-10-30 内蒙古工业大学 一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘文芝等: "柔性喷管接头优化及承载性能分析", 《固体火箭技术》, vol. 42, no. 1, 28 February 2019 (2019-02-28), pages 30 - 35 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112324595A (zh) * 2020-11-03 2021-02-05 西安航天动力技术研究所 一种前摆心柔性喷管用去腻子化热防护结构
WO2024138500A1 (zh) * 2022-12-26 2024-07-04 西安航天动力技术研究所 一种高性能长寿命深水立管柔性接头

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