CN211524967U - 一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于：包括前端盖、燃烧室壳体、扩张段、密封垫、后端盖。本实用新型采用可拆卸式扩张段，喷管堵盖粘接试件制作和拆卸方便，提升了喷管堵盖打开压强测试的试验效率，且可开展不同喷管扩张段和堵盖材料的堵盖打开压强的测试，降低试验成本。采用了两路传感器，可同时测量燃烧室段及喷管扩张段的压强‑时间曲线。

Description

一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装

技术领域

本实用新型涉及喷管堵盖试验工装，尤其涉及小型固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，属于固体火箭发动机喷管堵盖设计和测试技术领域。

背景技术

喷管堵盖是固体火箭发动机的一个零件，主要作用有：(1)起密封防潮作用，喷管堵盖的可靠密封可避免发动机内部药柱及药盒受潮，确保推进剂及点火药正常工作；(2)可迅速建立发动机点火压强，缩短点火延迟期，提高点火可靠性。喷管堵盖打开压强偏低,可造成点火延迟期增加，点火药能量损失增大，严重时可出现发动机熄火；打开压强过高,可引起过高的初始点火压强峰,推进剂药面可能受到破坏，严重时可致使发动机爆炸；(3)合适的喷管堵盖打开压强可减小点火扰动，避免因点火过程产生不均匀流场导致的瞬间推力偏斜。

为了可靠设计喷管堵盖的打开压强，需开展大量的喷管堵盖打开压强的试验研究。现有技术手段是根据发动机设计结构和材料重新设计喷管堵盖试验工装，且试验工装数量有限，存在试验成本高和试验效率低的问题。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种小型固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，通过设计成可拆卸式的扩张段，实现不同扩张段材料和喷管堵盖材料界面的粘接性能的测试，同时提高了喷管堵盖打开压强测试的试验效率，降低试验成本。

本实用新型解决技术的方案是：一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，所述实验工装包括前端盖、燃烧室壳体、扩张段、密封垫、后端盖；

燃烧室壳体分为燃烧室段及喷管扩张段，内部为空腔结构，前端盖中心轴线上设有通孔，该通孔一端与充气装置连通，另一端与燃烧室壳体燃烧室段内部空腔连通，燃烧室段过渡到喷管扩张段内空腔的形状和构造与拉瓦尔喷管形状与构造相同，在燃烧室壳体扩张段端部设有一台阶孔，密封垫位于台阶孔端面上，扩张段装配该台阶孔内；扩张段一端端面紧贴在密封垫，扩张段的外型面结构与台阶孔侧面贴合，扩张段的内型面结构为锥形或钟形，与被测喷管堵盖共形设计，用于粘贴被测喷管堵盖，后端盖与燃烧室壳体通过螺钉连接，通过扩张段挤压密封垫，使之压紧变形而产生密封的作用。

所述燃烧室壳体侧壁上设有两个测压孔，记为第一测压孔和第二测压孔，测压孔内安装压力传感器，用于测量喷管堵盖打开时的压强。

所述第一测压孔位于燃烧室壳体燃烧室段，位于燃烧室段的中间部位或靠近喷管扩张段。

所述第二测压孔位于所述燃烧室壳体的喷管扩张段，靠近靠近喷管堵盖的位置。

所述前端盖通过活接头与充气装置连接。

所述燃烧室壳体与前端盖连接的端面或者侧面设计有密封槽，密封槽内设有密封圈，燃烧室壳体与前端盖之间密封连接。

所述燃烧室壳体喷管扩张段和扩张段的角度为30～60°。

所述密封垫为环状结构，其压缩变形量大于10％。

所述后端盖与燃烧室壳体通过螺钉、螺纹或螺栓中的一种进行连接。

所述试验工装适用于碗状结构或者圆盘结构的喷管堵盖。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

(1)、本实用新型采用了可拆卸式扩张段，喷管堵盖粘接试件制作和拆卸方便，提升了喷管堵盖打开压强测试的试验效率，且可开展不同喷管扩张段和堵盖材料的堵盖打开压强的测试，降低试验成本。

(2)、本实用新型采用了两路传感器，可同时测量燃烧室段及喷管扩张段的压强-时间曲线。

(3)、本实用新型可以通过更换不同的扩张段测试不同形状的喷管堵盖的打开压强，灵活可配置。

附图说明

图1为本实用新型实施例喷管堵盖打开压强试验工装结构示意图。

图中标记说明：1为前端盖，2为燃烧室壳体，3为扩张段，4为密封垫， 5为后端盖；

图2为本实用新型实施例含喷管堵盖的喷管堵盖打开压强试验工装结构示意图；

图3为本实用新型实施例前端盖与燃烧室壳体的端面密封结构；

图4(a)为本实用新型实施例碗状结构喷管堵盖与扩张段的装配示意图；

图4(b)为本实用新型实施例圆盘结构喷管堵盖与扩张段的装配示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型提供了一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，该试验工装包括前端盖1、燃烧室壳体2、扩张段3、密封垫4、后端盖5。

燃烧室壳体2分为燃烧室段及喷管扩张段，内部为空腔结构，前端盖1中心轴线上设有通孔，该通孔一端与充气装置连通，另一端与燃烧室壳体2燃烧室段内部空腔连通，燃烧室段过渡到喷管扩张段内空腔的形状和构造与拉瓦尔喷管形状与构造相同，在燃烧室壳体2扩张段端部设有一台阶孔，密封垫4位于台阶孔端面上，扩张段3装配该台阶孔内；扩张段3一端端面紧贴在密封垫 4，扩张段3的外型面结构与台阶孔侧面贴合，扩张段3的内型面结构为锥形或钟形，与被测喷管堵盖共形设计，用于粘贴被测喷管堵盖，后端盖5与燃烧室壳体2通过螺钉连接，通过扩张段3挤压密封垫4，使之压紧变形而产生密封的作用。

为了开展喷管堵盖打开压强测试，所述燃烧室壳体2侧壁上设有两个测压孔，记为第一测压孔和第二测压孔，测压孔内安装压力传感器，用于测量喷管堵盖打开时的压强。

所述第一测压孔位于燃烧室壳体2燃烧室段，位于燃烧室段的中间部位或靠近喷管扩张段。

所述第二测压孔位于所述燃烧室壳体2的喷管扩张段，靠近喷管堵盖的位置。

如图3所示，所述燃烧室壳体2与前端盖1连接的端面或者侧面设计有密封槽，密封槽内设有O型密封圈，燃烧室壳体2与前端盖1之间密封连接。

所述燃烧室壳体2喷管扩张段和扩张段3的角度为30～60°。

作为优选方案，所述密封垫4为环状结构，放置在燃烧室壳体2和扩张段 3之间，通过后端盖5压紧变形而产生密封的作用，密封垫4的材质为橡胶、塑料或石墨，其压缩变形量大于10％。

作为优选方案，所述后端盖5与燃烧室壳体2通过螺钉、螺纹或螺栓中的一种进行连接。

作为优选方案，所述扩张段3采用耐高温材料制成，可以是高硅氧-酚醛树脂复合材料、石墨或者金属材料制成。所述金属材料包括铝、刚等。

上述试验工装的安装过程为：

先将O型密封圈放置在燃烧室壳体2的密封槽内，再将前端盖1通过螺钉或螺栓或螺纹与燃烧室壳体2拧紧，将密封垫4放置在燃烧室壳体2内部台阶上，再将粘接好喷管堵盖的扩张段3放置在密封垫4上，再将后端盖5与燃烧室壳体2通过螺钉连接。如图2所示。

还应将前端盖1一端通过活接头与充气装置连接，并在燃烧室壳体2传感器孔安装压力传感器，并将传感器信号接入数据采集系统，再在喷管堵盖上布置靶线，并将靶线信号接入数据采集系统。

试验时，先打开数据采集系统，再打开充气装置，按一定速率给燃烧室壳体(2)充气加压，当燃烧室压强达到一定压力时，喷管堵盖被冲开，从而靶线也被冲开，数据采集系统同时记录了两路压力传感器的压强-时间曲线，和一路电压-时间曲线。通过确定电压信号确定堵盖打开时刻，并记录打开时间的喷管处传感器的压强即为喷管堵盖的打开压强。

要开展第二次试验时，只需将后端盖5拧开，取出扩张段3，将已经粘好喷管堵盖的扩张段3放入，再将后端盖5拧紧，即可进行第二次试验。

当需要测试不同材料的喷管扩张段和喷管堵盖的堵盖打开压强时，即需将选用的材料加工成扩张段3及喷管堵盖6，然后将喷管堵盖6粘接在扩张段3 的内型面内。再放置在密封垫4上，再将后端盖5与燃烧室壳体2通过螺钉或螺栓或螺纹连接。即可开展其他材料界面的喷管的堵盖打开压强。

本实用新型适用于测试各种形状的扩张段3及喷管堵盖6的打开压强。当需要测试不同形状扩张段3及喷管堵盖6的打开压强时，即需将扩张段3及喷管堵盖6加工成设计的形状，然后将喷管堵盖6粘接在扩张段3的内型面内。再放置在密封垫4上，再将后端盖5与燃烧室壳体2通过螺钉连接。图4(a) 和图4(b)分别给出了碗状结构或者圆盘结构的喷管堵盖与扩张段的装配图。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，其均应涵盖在本实用新型的保护要求范围内。

本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于包括前端盖(1)、燃烧室壳体(2)、扩张段(3)、密封垫(4)、后端盖(5)；

燃烧室壳体(2)分为燃烧室段及喷管扩张段，内部为空腔结构，前端盖(1)中心轴线上设有通孔，该通孔一端与充气装置连通，另一端与燃烧室壳体(2)燃烧室段内部空腔连通，燃烧室段过渡到喷管扩张段内空腔的形状和构造与拉瓦尔喷管形状与构造相同，在燃烧室壳体(2)扩张段端部设有一台阶孔，密封垫(4)位于台阶孔端面上，扩张段(3)装配该台阶孔内；扩张段(3)一端端面紧贴在密封垫(4)，扩张段(3)的外型面结构与台阶孔侧面贴合，扩张段(3)的内型面结构为锥形或钟形，与被测喷管堵盖共形设计，用于粘贴被测喷管堵盖，后端盖(5)与燃烧室壳体(2)通过螺钉连接，通过扩张段(3)挤压密封垫(4)，使之压紧变形而产生密封的作用。

2.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述燃烧室壳体(2)侧壁上设有两个测压孔，记为第一测压孔和第二测压孔，测压孔内安装压力传感器，用于测量喷管堵盖打开时的压强。

3.根据权利要求2所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述第一测压孔位于燃烧室壳体(2)燃烧室段，位于燃烧室段的中间部位或靠近喷管扩张段。

4.根据权利要求2所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述第二测压孔位于所述燃烧室壳体(2)的喷管扩张段，

靠近喷管堵盖的位置。

5.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述前端盖(1)通过活接头与充气装置连接。

6.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述燃烧室壳体(2)与前端盖(1)连接的端面或者侧面设计有密封槽，密封槽内设有密封圈，燃烧室壳体(2)与前端盖(1)之间密封连接。

7.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述燃烧室壳体(2)喷管扩张段和扩张段(3)的角度为30～60°。

8.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述密封垫(4)为环状结构，其压缩变形量大于10％。

9.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于所述后端盖(5)与燃烧室壳体(2)通过螺钉、螺纹或螺栓中的一种进行连接。

10.根据权利要求1所述的一种固体火箭发动机喷管堵盖打开压强试验工装，其特征在于适用于碗状结构或者圆盘结构的喷管堵盖。

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