CN114962079B - 一种火箭喷管延长结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种火箭喷管延长结构，包括：一端连接于火箭燃气喷射口上的喷管；套于喷管外侧的延长管，喷管与延长管为滑动连接；设于延长管上远离火箭燃气喷射口的一端且设有通孔的挡板；设于喷管与延长管之间的第一限位机构和第二限位机构；其中第一限位机构触发用于将延长管限定在第一设定位置，并将该机构保持在收拢状态；第一限位机构切换为未触发状态后，延长管被挡板带动沿第一方向运动，直至第二限位机构被触发，将延长管限定在第二设定位置，并将该机构保持在展开状态。该火箭喷管延长结构有利于增大火箭发动机喷管的膨胀比，进而提高火箭发动机的推力，同时减轻火箭的消极质量。

Description

一种火箭喷管延长结构

技术领域

本申请一般涉及航天推进技术领域，尤其涉及一种火箭喷管延长结构。

背景技术

延伸喷管技术是提高固体火箭发动机性能的关键技术之一，也是目前大型先进战略导弹发动机普遍采用的先进技术。当火箭未喷射燃气时，火箭喷管延长结构处于收拢状态，当火箭喷射燃气时，需要将火箭喷管延长结构切换至展开状态。展开后喷管的长度被延长，延长后的喷管可具有更大的扩张比，进而提高发动机的比冲。现有技术中的火箭喷管延长结构一般采用作动机构为火箭喷管延长结构的展开提供延伸动力，并实现上述功能。这样无法满足火箭发射的轻量化需求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种有利于减轻火箭发射质量的火箭喷管延长结构。

具体技术方案如下：

本申请提供一种火箭喷管延长结构，包括：

喷管，所述喷管的一端连接于火箭燃气喷射口上；

延长管，所述延长管套于所述喷管外侧，且与所述喷管之间为滑动连接；

挡板，所述挡板设于所述延长管上远离所述火箭燃气喷射口的一端，且与第一方向垂直，其上设有通孔，所述第一方向为燃气喷射的方向；

第一限位机构，所述第一限位机构设于所述喷管与所述延长管之间，其触发后用于将所述延长管相对于所述喷管限定于第一设定位置；

第二限位机构，所述第二限位机构设于所述喷管与所述延长管之间，其触发后用于将所述延长管相对于所述喷管限定于第二设定位置；

所述火箭喷管延长结构具有收拢状态和展开状态，当所述第一限位机构触发，并将所述延长管限定于所述第一设定位置时，所述火箭喷管延长结构处于收拢状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板施加的推力大于设定值时，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态，所述挡板带动所述延长管沿所述第一方向运动；当所述延长管到达所述第二设定位置时，所述第二限位机构由未触发状态切换至触发状态，所述喷管延长结构处于展开状态。

可选的，还包括：

固定件，所述固定件连接在所述喷管的外壁上；

滑动件，所述滑动件设于所述延长管内壁上，且与所述固定件滑动连接，二者之间相对滑动的方向为所述第一方向；

所述第一限位机构包括：

第一限位槽，所述第一限位槽设于所述固定件外壁上；

第二限位槽，所述第二限位槽设于所述滑动件内壁上；

第一限位件，当所述延长管位于所述第一设定位置时，所述第一限位件位于第一限位空间内，所述第一限位空间为所述第一限位槽和所述第二限位槽端口对齐时，二者之间形成的空间；

当火箭未喷射燃气，或喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板施加的推力小于设定值时，所述第一限位件与所述第一限位空间配合，并将所述固定件与所述滑动件卡接，所述第一限位机构处于触发状态；

当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板施加的推力大于设定值时，所述第一限位件被所述固定件和所述滑动件卡断，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态。

可选的，所述第二限位机构包括：

第三限位槽，所述第三限位槽设于所述固定件外壁上；

第四限位槽，所述第四限位槽设于所述延长管内壁上；

第二限位件，当所述延长管未到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口未对齐，所述第二限位件整体位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内，所述第二限位机构处于未触发状态；当所述延长管到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐，所述第二限位件位于所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间，所述第二限位机构处于触发状态；

弹性件，当所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐时，所述弹性件用于将位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内的所述第二限位件推至所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间。

可选的，所述滑动件为铝合金材质。

可选的，所述延长管内壁设有阻尼槽，所述阻尼槽内设有阻尼环，当所述喷管延长结构由收拢状态转换为展开状态时，所述阻尼环用于降低所述延长管与所述固定件之间相对滑动的速度。

可选的，阻尼环的材质为三元二丙橡胶。

可选的，所述喷管沿所述第一方向上，口径逐渐增大，所述延长管沿所述第一方向上口径也逐渐增大。

可选的，所述固定件与所述滑动件之间形成有导轨结构，所述导轨结构沿所述第一方向延伸。

本申请有益效果在于：

由于当所述第一限位机构触发，并将所述延长管限定于所述第一设定位置时，所述火箭喷管延长结构处于收拢状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板施加的推力大于设定值时，所述第一限位机构被切换为未触发状态，所述挡板带动所述延长管沿所述第一方向运动；当所述延长管到达所述第二设定位置时，所述第二限位机构触发，所述喷管延长结构处于展开状态。因此当需要将所述火箭喷管延长结构由收拢状态切换至展开状态时，无需采用特定的作动机构为上述过程提供延伸动力，并实现上述功能。这样可以在提高火箭发动机推力的同时，降低火箭的消极质量，满足火箭的轻量化需求。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的火箭喷管延长结构在收拢状态下的剖视图；

图2为本申请实施例提供的火箭喷管延长结构在收拢状态下的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的火箭喷管延长结构在展开状态下的结构示意图；

图中标号：1，喷管；2，延长管；3，挡板；4，固定件；5，滑动件；6，第一限位件；7，第二限位件；8，弹性件；9阻尼环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1和图2，为本实施例提供的一种有利于减轻火箭发射质量的火箭喷管延长结构，包括：

喷管1，所述喷管1的一端连接于火箭燃气喷射口上；

延长管2，所述延长管2套于所述喷管1外侧，且与所述喷管1之间为滑动连接；

挡板3，所述挡板3设于所述延长管2上远离所述火箭燃气喷射口的一端，且与第一方向垂直，其上设有通孔，所述第一方向为燃气喷射的方向；

第一限位机构，所述第一限位机构设于所述喷管1与所述延长管2之间，其触发后用于将所述延长管2相对于所述喷管1限定于第一设定位置；

第二限位机构，所述第二限位机构设于所述喷管1与所述延长管2之间，其触发后用于将所述延长管2相对于所述喷管1限定于第二设定位置；

所述火箭喷管延长结构具有收拢状态和展开状态，当所述第一限位机构触发，并将所述延长管2限定于所述第一设定位置时，所述火箭喷管延长结构处于收拢状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力大于设定值时，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态，所述挡板3带动所述延长管2沿所述第一方向运动；当所述延长管2到达所述第二设定位置时，所述第二限位机构由未触发状态切换至触发状态，所述喷管延长结构处于展开状态。

由于当所述第一限位机构触发，并将所述延长管2限定于所述第一设定位置时，所述火箭喷管延长结构处于收拢状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力大于设定值时，所述第一限位机构被切换为未触发状态，所述挡板3带动所述延长管2沿所述第一方向运动；当所述延长管2到达所述第二设定位置时，所述第二限位机构触发，所述喷管延长结构处于展开状态。因此当需要将所述火箭喷管延长结构由收拢状态切换至展开状态时，无需采用特定的作动机构为上述过程提供延伸动力，并实现上述功能。这样可有效降低火箭的发射质量，满足火箭的轻量化需求。

其中在所述第一限位机构的优选实施方式中，还包括：

固定件4，所述固定件4连接在所述喷管1的外壁上；

滑动件5，所述滑动件5设于所述延长管2内壁上，且与所述固定件4滑动连接，二者之间相对滑动的方向为所述第一方向；

所述第一限位机构包括：

第一限位槽，所述第一限位槽设于所述固定件4外壁上；

第二限位槽，所述第二限位槽设于所述滑动件5内壁上；

第一限位件6，当所述延长管2位于所述第一设定位置时，所述第一限位件6位于第一限位空间内，所述第一限位空间为所述第一限位槽和所述第二限位槽端口对齐时，二者之间形成的空间；

当火箭未喷射燃气，或喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力小于设定值时，所述第一限位件6与所述第一限位空间配合，并将所述固定件4与所述滑动件5卡接，所述第一限位机构处于触发状态；

当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力大于设定值时，所述第一限位件6被所述固定件4和所述滑动件5卡断，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态。

由于当火箭未喷射燃气，或喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力小于设定值时，所述第一限位件6与所述第一限位空间配合，并将所述固定件4与所述滑动件5卡接，所述第一限位机构处于触发状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板3施加的推力大于设定值时，所述第一限位件6被所述固定件4和所述滑动件5卡断，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态。因此当火箭喷射的燃气向所述挡板3施加的推力大于所述设定值时，即可将所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态，所述火箭喷管延长结构可由所述收拢状态向所述展开状态转换。

优选地，所述第一限位件6采用铜材质制成。

其中在所述第二限位机构的优选实施方式中，所述第二限位机构包括：

第三限位槽，所述第三限位槽设于所述固定件4外壁上；

第四限位槽，所述第四限位槽设于所述延长管2内壁上；

第二限位件7，当所述延长管2未到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口未对齐，所述第二限位件7整体位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内，所述第二限位机构处于未触发状态；当所述延长管2到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐，所述第二限位件7位于所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间，所述第二限位机构处于触发状态；

弹性件8，当所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐时，所述弹性件8用于将位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内的所述第二限位件7推至所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间。

由于当所述延长管2未到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口未对齐，所述第二限位件7整体位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内，所述第二限位机构处于未触发状态；当所述延长管2到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐，所述第二限位件7在所述弹性件8的推动下移动至所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间，并将所述固定件4和所述延长管2卡接，进而可将所述第二限位机构由未触发状态切换至触发状态。

其中在进一步降低火箭发射质量的优选实施方式中，所述滑动件5为铝合金材质。

如图3中所示，由于所述滑动件5为铝合金材质，因此在所述火箭喷管延长结构展开后，在高温燃气的持续加热下，所述滑动件5会被熔断，进而携带着所述挡板3与火箭分离，因此火箭的发射质量得到进一步降低。

其中在提升该火箭喷管延长结构动作稳定性的优选实施方式中，所述延长管2内壁设有阻尼槽，所述阻尼槽内设有阻尼环9，当所述喷管延长结构由收拢状态转换为展开状态时，所述阻尼环9用于降低所述延长管2与所述固定件4之间相对滑动的速度。

由于所述延长管2内壁设有阻尼槽，所述阻尼槽内设有阻尼环9，因此当所述延长管2与所述固定件4之间发生相对滑动时，所述阻尼环9与所述固定件4之间产生滑动摩擦，以降低所述延长管2与所述固定件4之间相对滑动的速度，从而使得该火箭喷管延长结构由收拢状态切换为展开状态时，动作更加平稳。

其中在提升所述阻尼环9稳定性的优选实施方式中，阻尼环9的材质为三元二丙橡胶。

由于三元二丙橡胶本身具有耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的特性，因此阻尼环9的材质选用三元二丙橡胶，可有效提升所述阻尼环9的稳定性。

其中在提升该火箭喷管延长结构对火箭推力的优选实施方式中，所述喷管1沿所述第一方向上，口径逐渐增大，所述延长管2沿所述第一方向上口径也逐渐增大。

由于所述喷管1沿所述第一方向上，口径逐渐增大，所述延长管2沿所述第一方向上口径也逐渐增大，因此当火箭喷管延长结构被展开后，可具有更大的扩张比，火箭发动机也可获得更高的比冲。

其中在进一步提升该火箭喷管延长结构动作稳定性的优选实施方式中，所述固定件4与所述滑动件5之间形成有导轨结构，所述导轨结构沿所述第一方向延伸。

由于所述固定件4与所述滑动件5之间形成有导轨结构，因此当所述火箭喷管延长结构由收拢状态切换为展开状态时，所述滑动件5可沿所述导轨结构滑动，也即沿所述第一方向滑动，进而避免上述二者之间发生相对转动，因此进一步提升了该火箭喷管延长结构动作稳定性。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种火箭喷管延长结构，其特征在于，包括：

喷管(1)，所述喷管(1)的一端连接于火箭燃气喷射口上；

延长管(2)，所述延长管(2)套于所述喷管(1)外侧，且与所述喷管(1)之间为滑动连接；

挡板(3)，所述挡板(3)设于所述延长管(2)上远离所述火箭燃气喷射口的一端，且与第一方向垂直，其上设有通孔，所述第一方向为燃气喷射的方向；

第一限位机构，所述第一限位机构设于所述喷管(1)与所述延长管(2)之间，其触发后用于将所述延长管(2)相对于所述喷管(1)限定于第一设定位置；

第二限位机构，所述第二限位机构设于所述喷管(1)与所述延长管(2)之间，其触发后用于将所述延长管(2)相对于所述喷管(1)限定于第二设定位置；

所述火箭喷管延长结构具有收拢状态和展开状态，当所述第一限位机构触发，并将所述延长管(2)限定于所述第一设定位置时，所述火箭喷管延长结构处于收拢状态；当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板(3)施加的推力大于设定值时，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态，所述挡板(3)带动所述延长管(2)沿所述第一方向运动；当所述延长管(2)到达所述第二设定位置时，所述第二限位机构由未触发状态切换至触发状态，所述喷管延长结构处于展开状态。

2.根据权利要求1所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，还包括：

固定件(4)，所述固定件(4)连接在所述喷管(1)的外壁上；

滑动件(5)，所述滑动件(5)设于所述延长管(2)内壁上，且与所述固定件(4)滑动连接，二者之间相对滑动的方向为所述第一方向；

所述第一限位机构包括：

第一限位槽，所述第一限位槽设于所述固定件(4)外壁上；

第二限位槽，所述第二限位槽设于所述滑动件(5)内壁上；

第一限位件(6)，当所述延长管(2)位于所述第一设定位置时，所述第一限位件(6)位于第一限位空间内，所述第一限位空间为所述第一限位槽和所述第二限位槽端口对齐时，二者之间形成的空间；

当火箭未喷射燃气，或喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板(3)施加的推力小于设定值时，所述第一限位件(6)与所述第一限位空间配合，并将所述固定件(4)与所述滑动件(5)卡接，所述第一限位机构处于触发状态；

当火箭喷射的燃气沿所述第一方向向所述挡板(3)施加的推力大于设定值时，所述第一限位件(6)被所述固定件(4)和所述滑动件(5)卡断，所述第一限位机构由触发状态切换为未触发状态。

3.根据权利要求2所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，所述第二限位机构包括：

第三限位槽，所述第三限位槽设于所述固定件(4)外壁上；

第四限位槽，所述第四限位槽设于所述延长管(2)内壁上；

第二限位件(7)，当所述延长管(2)未到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口未对齐，所述第二限位件(7)整体位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内，所述第二限位机构处于未触发状态；当所述延长管(2)到达所述第二设定位置时，所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐，所述第二限位件(7)位于所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间，所述第二限位机构处于触发状态；

弹性件(8)，当所述第三限位槽和所述第四限位槽端口对齐时，所述弹性件(8)用于将位于所述第三限位槽或所述第四限位槽内的所述第二限位件(7)推至所述第三限位槽和所述第四限位槽端口之间。

4.根据权利要求2所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，所述滑动件(5)为铝合金材质。

5.根据权利要求2所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，所述延长管(2)内壁设有阻尼槽，所述阻尼槽内设有阻尼环(9)，当所述喷管延长结构由收拢状态转换为展开状态时，所述阻尼环(9)用于降低所述延长管(2)与所述固定件(4)之间相对滑动的速度。

6.根据权利要求5所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，阻尼环(9)的材质为三元二丙橡胶。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，所述喷管(1)沿所述第一方向上，口径逐渐增大，所述延长管(2)沿所述第一方向上口径也逐渐增大。

8.根据权利要求2-6中任意一项所述的火箭喷管延长结构，其特征在于，所述固定件(4)与所述滑动件(5)之间形成有导轨结构，所述导轨结构沿所述第一方向延伸。

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