CN204677316U - 一种非对称狭缝喷管扩散段 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种非对称狭缝喷管的扩散段，该扩散段由圆形入口过渡到非对称大长宽比的矩形出口。根据流场计算结果将扩散段出口处未被燃气充满的区域截去，余下的非对称矩形出口可以保证燃气充满整个喷管的扩散段出口，减小喷管的重量，提高喷管和飞行器的性能。该非对称狭缝喷管的扩散段外包覆金属的支撑结构和非金属的绝热层，保证喷管在工作过程中的结构完整性，减小喷管的散热损失。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种固体火箭发动机喷管的扩散段，尤其是涉及直接侧向力发动机狭缝喷管的扩散段。
背景技术
直气复合控制作为一种可以有效提高飞行器机动性能，增强其生存能力的控制方式，受到各国的关注。侧向力发动机作为直气复合控制系统中直接力控制装置的动力系统虽然可以弥补飞行器在发射初期或者空气稀薄的区域飞行时的气动力控制不足的缺点，但是由于侧向力发动机的整个喷管是置于飞行器的内部，喷管的出口位于飞行器的表面，这样使得喷管出口的侧向喷流与航天器的体外绕流产生耦合作用，不利于对飞行器的精确控制。
矩形出口的狭缝喷管扩散段可以伸出飞行器的表面，提高侧向喷流的出口高度，减小侧向喷流与飞行器体外绕流的耦合作用，但是由于飞行器体外来流速度高，狭缝喷管扩散段出口的侧向喷流受到迎面来流的压缩不能充满整个喷管扩散段的出口，致使喷管扩散段不能有效利用，降低了喷管的性能，更严重影响了整个侧向力发动机的性能。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种非对称狭缝喷管的扩散段，减小飞行器体外来流对侧向喷流的压缩，使燃气能够充满喷管扩散段出口，充分利用喷管的扩散段，减小喷管的重量，提高喷管的性能。
采用的技术方案是：
非对称狭缝喷管扩散段由圆形入口过渡到大长宽比的矩形出口。
进一步地，所述非对称狭缝喷管扩散段的相邻型面之间通过弧面连接，所述非对称狭缝喷管扩散段的横截面呈倒圆角矩形。
进一步地，所述矩形出口的长宽比为5-7。
进一步地，所述非对称狭缝喷管扩散段的外表面包覆有支撑结构。
进一步地，所述支撑结构为45号钢、钛合金或者铝合金材料。
进一步地，所述支撑结构外包覆非金属材料的绝热层。
进一步地，所述绝热层为碳碳复合材料或者高硅氧酚醛材料。
本实用新型的有益效果是：
（1）喷管扩散段采用非对称结构，该结构可以使喷管在工作时保证在非对称狭缝喷管扩散段伸出飞行器表面的同时，燃气流充满整个非对称狭缝喷管扩散段矩形出口，充分利用非对称狭缝喷管扩散段，降低了喷管的重量，提高了喷管和飞行器的性能，且非对称狭缝喷管的扩散段的外形能够与飞行器表面的翼匹配良好；
（2）非对称狭缝喷管扩散段的外表面包覆有支撑结构可保证喷管扩散段在工作时的结构完整性，避免因喷管扩散段内的压力过大对喷管扩散段造成结构性破坏；
（3）支撑结构外包覆有非金属材料的绝热层，可减少喷管内的燃气与非对称狭缝喷管扩散段的支撑结构之间的热量交换，避免非对称狭缝喷管扩散段的支撑结构的温度超过其温度极限，同时减小非对称狭缝喷管扩散段的散热损失。
附图说明
图1为非对称狭缝喷管扩散段的型面三维示意图，其中1为非对称狭缝喷管扩散段的圆形入口，2为非对称狭缝喷管扩散段的矩形出口，3为非对称狭缝喷管扩散段的弧面，4为非对称狭缝喷管扩散段圆形入口到矩形出口的过渡截面。
图2为非对称狭缝喷管扩散段的结构示意图，其中5为支撑结构，6为热防护层。
具体实施方式
参照图1所示，非对称狭缝喷管扩散段由圆形入口1过渡到大长宽比的矩形出口2。本实用新型的喷管扩散段采用非对称结构，保证该喷管扩散段横截面积连续增大，气流连续加速的同时，喷管扩散段的出口能够充满气体，充分利用喷管的扩散段，减小喷管的重量，提高喷管和侧向力发动的性能，且非对称扩散段的外形能够与飞行器表面的翼匹配良好。
本实用新型较佳实施例中，所述非对称狭缝喷管扩散段的相邻型面之间通过弧面3连接，所述非对称狭缝喷管扩散段的横截面呈倒圆角矩形4。本实施例中采用3D打印技术制作该非对称狭缝喷管扩散段，圆形入口1通过倒圆角矩形4逐层打印过渡到矩形出口2。
较佳地，所述矩形出口2的长宽比为5-7。
参照图2所示，较佳地，所述非对称狭缝喷管扩散段的外表面包覆有支撑结构5，所述支撑结构5采用金属材料制作，例如选择45号钢、钛合金、高强度铝合金等，主要是保证喷管扩散段在工作时的结构完整性，避免因喷管扩散段内的压力过大对喷管扩散段造成结构性破坏。
较佳地，所述支撑结构5外包覆有非金属材料的绝热层6，目的是为了减少喷管内的燃气与非对称狭缝喷管扩散段的支撑结构5之间的热量交换，避免非对称狭缝喷管扩散段的支撑结构5的温度超过其温度极限，同时减小非对称狭缝喷管扩散段的散热损失。所述绝热层的材料可以选择碳碳复合材料或高硅氧酚醛。
需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，由圆形入口（1）过渡到长宽比为5-7的矩形出口（2）。
2.如权利要求1所述的非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，所述非对称狭缝喷管扩散段的相邻型面之间通过弧面（3）连接，所述非对称狭缝喷管扩散段的横截面呈倒圆角矩形（4）。
3.如权利要求1所述的非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，所述非对称狭缝喷管扩散段的外表面包覆有支撑结构（5）。
4.如权利要求3所述的非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，所述支撑结构（5）为45号钢、钛合金或者铝合金材料。
5.如权利要求3所述的非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，所述支撑结构（5）外包覆非金属材料的绝热层（6）。
6.如权利要求5所述的非对称狭缝喷管扩散段，其特征在于，所述绝热层（6）为碳碳复合材料或者高硅氧酚醛材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201520285923.6U CN204677316U (zh) | 2015-05-06 | 2015-05-06 | 一种非对称狭缝喷管扩散段 |
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| CN201520285923.6U CN204677316U (zh) | 2015-05-06 | 2015-05-06 | 一种非对称狭缝喷管扩散段 |
Publications (1)
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ID=54177013
Family Applications (1)
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| CN201520285923.6U Active CN204677316U (zh) | 2015-05-06 | 2015-05-06 | 一种非对称狭缝喷管扩散段 |
Country Status (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106677925A (zh) * | 2015-11-06 | 2017-05-17 | 上海新力动力设备研究所 | 侧向力发动机狭缝喷管扩散段设计方法 |
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2015
- 2015-05-06 CN CN201520285923.6U patent/CN204677316U/zh active Active
Cited By (2)
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| CN106677925A (zh) * | 2015-11-06 | 2017-05-17 | 上海新力动力设备研究所 | 侧向力发动机狭缝喷管扩散段设计方法 |
| CN106677925B (zh) * | 2015-11-06 | 2018-06-29 | 上海新力动力设备研究所 | 侧向力发动机狭缝喷管扩散段设计方法 |
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