NO338497B1 - Rakettmotordyse som har et bevegbart, divergerende parti. - Google Patents
Rakettmotordyse som har et bevegbart, divergerende parti. Download PDFInfo
- Publication number
- NO338497B1 NO338497B1 NO20045352A NO20045352A NO338497B1 NO 338497 B1 NO338497 B1 NO 338497B1 NO 20045352 A NO20045352 A NO 20045352A NO 20045352 A NO20045352 A NO 20045352A NO 338497 B1 NO338497 B1 NO 338497B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- nozzle
- divergent
- jet
- diverging
- contact
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims description 10
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 11
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 230000009172 bursting Effects 0.000 description 1
- 239000011204 carbon fibre-reinforced silicon carbide Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/80—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control
- F02K9/84—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof characterised by thrust or thrust vector control using movable nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/97—Rocket nozzles
- F02K9/978—Closures for nozzles; Nozzles comprising ejectable or discardable elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Toys (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Description
BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN
Foreliggende oppfinnelse gjelder styrbare munnstykker for rakettmotorer. Opp-finnelsens anvendelsesområde er nærmere bestemt, men ikke utelukkende, missil-området, og spesielt taktiske missiler med en diameter på mindre enn ca. 500 milli-meter (mm) og som er beregnet for drift under varierende tilstander av ytre trykk. Et typisk eksempel på en slik missil er en taktisk missil som skytes ut fra en undervanns-båt. Denne missil tennes i en stor dybde (omkring 150 meter (m)) og avslutter sin driftslevetid i atmosfæren etter at den har fulgt en forut fastlagt utskytningsbane oppnådd ved regulering av dens ett eller flere munnstykker.
Den teknologi som gjør bruk av et bevegelig divergerende parti for å styre den avgitte drivkraft, oppviser tallrike fordeler sammenlignet med andre kjente teknologier for å styre drivkraften, slik som de som utnytter f.eks. et styrbart munnstykke på et bøyelig feste. Munnstykker hvor bare det divergerende parti er bevegelig, oppviser drivkraftsavbøyningsevner som er meget større enn de som kan oppnås ved hjelp av styrbare munnstykker, hvor hele munnstykkets strømningsseksjon er bevegelig. Denne forbedring av drivtrykkavbøyningen kan forklares ut i fra det forhold at når den bevegelige sone av det divergerende parti befinner seg i en svingbar konfigurasjon, vil det foreligge et asymmetrisk trykkfelt som fører til en forsterkningskoeffisient som er større enn 1, sammenlignet med sin egen geometriske virkning. Denne teknologi og dens fordeler sammenlignet med andre typer av styrbare munnstykker, er spesielt beskrevet i fransk patent FR 2 841 939 (søknad FR 02/08370). Andre arrangementer av styrbare dyser er også beskrevet i US 3,392,918. US 3,079,752 angir dyser hvor stasjonære stumpkoniske strukturer er satt inn for å øke skyvkraftens koeffisient.
US 3,184,917 angir en forsterket tetning for en rakettdyse. Annen beslektet teknikk er angitt i følgende publikasjoner: US 5,779,151, US 3,352,495 og FR 2 724 979.
En slik styrbarhet kan imidlertid likevel bare oppnås ut i fra den antakelse at strømningen ikke forstyrres i den strømningsseksjon som passerer gjennom dysen, hvor da en slik forstyrrelse ville bli satt i sammenheng med det ytre trykk og arten av vedkommende medium (væske eller gass). Ut i fra gitte forbrenningstrykknivåer som for tiden genereres i drivkraftutøvere og de ekspansjonsprofiler som er tilpasset for optimalisering av deres skyvekraft over hele varigheten av en utskytningsprosess, vil uheldigvis jetstrålen i den "aktive" drivkraftavbøyende sone i det divergerende parti faktisk bli separert i nærvær av et ytre trykk som er høyt.
Dette fenomen er vist i fig. 1, som er en ytterst skjematisk skisse av en rakettmotor som er samordnet med en dyse som har et bevegelig divergerende parti. Denne rakettmotor omfatter et hylster 10 som omgir et forbrenningskammer 11 som åpnes ut i en dyse. Denne dyse 20 er utformet med en strupe 12 som mottar den varme gass som fremstilles i forbrenningskammeret, samt av et divergerende parti 20. Dette divergerende parti 20 er bevegelig montert på strupestykket 12, som selv er festet til enden av hylsteret 10. Det divergerende parti vil således være det eneste bevegelige parti av dysen, og ved svingning av dette vil det bli mulig å avbøye den jetstråle av forbrenningsgass som kommer fra strupestykket på en slik måte at skyvkraft-driverens bevegelsesbane kan styres ved å forandre retningen av dens drivkraft-vektor.
Under forhold med høyt ytre trykk, slik det vil foreligge under sjøens overflate, blir diameteren D av drivstrålen 32 fra dysen innsnevret, hvilket vil bringe jetstrålen til å bli atskilt fra veggen av det divergerende parti, slik som vist i fig. 1. Dette skriver seg fra det forhold at dysene generelt vil være optimalisert som en funksjon av ut-skyterens totale driftsytelse. For dette formål vil en ekspansjonsprofil (hvilket vil si variasjonen av munnstykkets tverrsnitt) være definert som en funksjon med et visst høydenivå som da betegnes som den "tilpassede" høyde, hvori da størstedelen av flukten befinner seg. Under denne høyde vil munnstykket være overekspandert, og det høye ytre trykk kan da føre til at jetstrålen blir forskjøvet bort fra veggen i det divergerende parti.
Når jetstrålen skyves bort fra veggen i det divergerende parti, vil det bli dannet en forstyrret sone 30 som da strekker seg fra det punkt hvor jetstrålen fjerner seg fra veggen til enden av det divergerende parti, og det ytre fluid vil da trekkes inn i dette parti, hvor vedkommende fluid enten kan være en væske eller en gass, alt etter det omgivende medium. Den sone 31 som trykkreftene påføres mot, og som ved svingning fører til en tverrettet drivkraft for styring av missilens bevegelsesbane, og som vanligvis strekker seg over hele innsiden av det divergerende parti, blir da av-grenset til oppstrømsdelen av det divergerende parti, hvilket vil si til den del mellom utløpet fra strupepartiet og det punkt hvorved jetstrålen separeres fra innsiden av det divergerende parti. Asymmetrien for trykkfeltet inne i det divergerende parti vil bli redusert i betraktelig grad, og derved vil også den tverrettede kraft som styrer missilen, bli redusert. Den laterale krafts påvirkning av missilstyringen vil bli enda mer begrenset da den sone hvori kraften påføres, befinner seg nær inntil det punkt hvor det divergerende parti ligger an mot strupepartiet (redusert vektarmseffekt). Det forholder seg da slik at så lenge jetstrålen er atskilt fra veggen av det divergerende parti, vil styrbarheten av dysen forbli meget begrenset.
Videre kan separeringen av jetstrålen inne i dysen føre til ustabiliteter som for-årsaker vibrasjonspåkjenninger som vil være mekanisk skadelige.
Problemet med redusert styrbarhet på grunn av jetstrålens separering fra det indre av det divergerende parti, vil være særskilt uheldig i munnstykker med et bevegelig, divergerende parti, da det er de krefter som påføres mot innsiden av veggen i det divergerende parti som gjør det mulig å styre missilen i sin flukt. I andre systemer som bruker styrbare dyser, slik som de som inkluderer dyser med et bøyelig fraspark-stykke, vil det være hele strømmen fra munnstykket som beveges. Den gasstråle som skytes ut fra forbrenningskammeret blir således avbøyd direkte når den forlater strupepartiet, da strupepartiets akse vil bli forskjøvet sammen med aksen for det divergerende parti. Følgelig vil drivkraftvektoren bli styrt ved dysens strupeparti, hvilket vil si oppstrøms for det divergerende parti, slik at separeringen av jetstrålen fra innsiden av det divergerende parti da praktisk talt ikke vil ha noen påvirkning på dysens regulerbarhet.
FORMÅL OG KORT SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN
Et formål for foreliggende oppfinnelse er å frembringe en løsning av det problem som oppstår ved at jetstrålen skiller seg fra innsiden av et munnstykke med bevegelig, divergerende parti for det formål å eliminere eller redusere dets innflytelse på dysens regulerbarhet.
Hovedtrekkene ved oppfinnelsen fremgår av de selvstendige patentkrav. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige krav.
I en første utførelse av foreliggende oppfinnelse oppnås dette formål ved hjelp av en adapterstruktur som anbringes inne i det divergerende parti av dysen, for derved å redusere strømningstverrsnittets divergerende art og øke sonen for påføring av de trykkrefter som utøves av jetstrålen på det divergerende parti når den avbøyes. Denne strukturen gjør det mulig å fylle det romområde som foreligger mellom innerveggen av det divergerende parti og jetstrålen når denne jetstråle separeres fra veggen, slik at det derved bibeholdes en kontakt via vedkommende struktur mellom jetstrålen og det divergerende parti. Selv i nærvær av høyt ytre trykk vil det således være mulig å opprette et asymmetrisk trykkfelt inne i det divergerende parti mens det blir avbøyd. Ved hjelp av en slik innretning, vil drivkraftavbøyningsevnen for en dyse med et bevegelig, divergerende parti være upåvirket av en økning av det ytre trykk.
Formen, dimensjonene og anordningen av adapterstrukturen blir da fortrinnsvis valgt på en slik måte at det oppnås optimalisering av avbøyningens effektivitet og dens påvirkning av drivmotorens atferd. Som et eksempel kan da angis at strukturen kan foreligge i form av et aksialt symmetrisk omdreiningslegeme, eller den kan opp-vise utstikkende deler i form av finner som er anordnet uniformt på strukturen i nærheten av gassutløpspartiet av det divergerende parti. Selv når det foreligger separering av jetstrålen, kan den da fremdeles være "tilsluttet" disse finner.
Denne strukturen kan da være tilstede under hele fluktens varighet, eller den kan fjernes ved et forut fastlagt tidspunkt for det formål å bringe det divergerende parti tilbake til dets normale konfigurasjon. Under slike forhold vil strukturen være festet til det divergerende parti over forbindelsesmidler som er tilordnet midler, f.eks. pyrotekniske midler, som vil muliggjøre avbrudd av festemidlene ved et forut fastlagt tidsavsnitt etter avfyring. Denne strukturen kan være utført i metall, av et harpiks fylt med elastomerfibre eller av et termostrukturelt sammensatt materiale.
Strukturen vil også kunne trekkes tilbake progressivt for på denne måte å optimalisere ekspansjonen i det divergerende parti som en funksjon av en likeledes progressiv reduksjon av det ytre trykk. Under slike forhold vil strukturen være utført i ett eller flere ablasjonsbare materialer som da oppviser en kortvarig levetid i nærvær av forbrenningsgass.
I en annen utførelse av oppfinnelsen kan det problem som gjelder stråle-separeringens innflytelse på drivkraftens avbøyningsevne i en dyse med et bevegelig, divergerende parti, løses ved å sette et ringformet parti på plass ved enden av det divergerende parti i gassens utløpsseksjon, hvilket parti da omfatter deler som rager ut mot innsiden av det divergerende parti for derved under svingning av det divergerende parti, å danne et ytterligere område hvorimot de krefter som utøves av jetstrålen kan komme til anslag mot. Selv ved foreliggende separering av jetstrålen inne i dysen, kan således jetstrålen fremdeles befinne seg i "inngrep" med de partier av den ringformede del som er festet til det divergerende parti. Dette vil gjøre det mulig for jetstrålen å utøve en større kraft mot det divergerende parti under utsving, og vil følgelig da gjøre det mulig å kompensere for den reduksjon av trykkreftene mot veggen av det divergerende parti i det tilfelle det foreligger jetstråleseparering.
Formen, antallet og dimensjonene av de utstikkende deler av det ringformede parti vil da fortrinnsvis bli fastlagt som en funksjon av det nivå av kraftkompensasjon som ønskes oppnådd, når jetstrålen separeres fra innsiden av det divergerende parti.
Slik som den indre struktur som er beskrevet ovenfor, kan den ringformede del være festet til det divergerende parti ved hjelp av koplingsmidler som er permanente eller ved hjelp av festeutstyr som kan bringes til å briste under kontroll ved et forut bestemt tidspunkt.
For progressiv fjerning kan vedkommende del være utført i et materiale som oppviser en kortvarig levetid i nærvær av forbrenningsgasser, slik at den vil forsvinne progressivt i kontakt med disse.
I henhold til oppfinnelsen er det således frembrakt en dyse med et bevegelig, divergerende parti og som er tilpasset en av de ovenfor beskrevne adapter-innretninger.
KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Andre særtrekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse av spesielle utførelser av oppfinnelsen, og som vil bli gitt som ikke-begrensede utførelseseksempler under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser et sterkt skjematisk aksialsnitt gjennom en dyse med et bevegelig, divergerende parti og anskueliggjør da det fenomen som innebærer at jetstrålen skiller seg fra innsiden av det divergerende parti; Fig. 2 viser et sterkt skjematisk aksialsnitt gjennom en dyse utstyrt med en adapterinnretning i samsvar med den første utførelse av oppfinnelsen; Fig. 3A, 3B, 4A og 4B viser sterkt skjematiske skisser som angir to utførelses-varianter av det som er angitt i fig. 2; og Fig. 5A og 5B er sterkt skjematiske skisser av en dyse utstyrt med en adapterinnretning i samsvar med en andre utførelse av oppfinnelsen.
DETALJERT BESKRIVELSE AV UTFØRELSER AV OPPFINNELSEN
Fig. 2 viser en sterkt skjematisk skisse av det bakre parti av en rakettmotor som omfatter et hylster 210 som omgir et forbrenningskammer 211, hvori en blokk av et fast drivmiddel (ikke vist) er lagt inn. Kammeret 211 munner ut gjennom sin bakre endevegg 213 i forenden av en dyse som omfatter et strupeparti 212 og et divergerende parti 220.
Strupepartiet 212, som definerer ikke bare selve munnstykkets strupe, men også dets konvergerende parti på begynnelsen av dets divergerende parti, er stasjonært anordnet, f.eks. idet det er skrudd inn i en ring 214 som er festet til veggen 213 av hylsteret, slik at det derved er festet til endeveggen 213.
Det divergerende parti 220 av dysen er montert bevegelig på dysestrupen 212, som selv er festet til hylsteret 210. Vanligvis omfatter det bevegelige, divergerende parti et dysehylster 221, f.eks. i form av et metall som på innsiden er påført et lag 223 av isolerende materiale, slik som et ablativt sammensatt materiale, f.eks. bestående av karbon- eller kvarts-forsterkning og en matrise av fenolharpiks. Ved sin oppstrømsende omfatter det bevegelige divergerende parti 220 en komponent 224 i form av en indre ring som typisk er utført i et termostrukturelt sammensatt materiale. Strupepartiet 212 og det bevegelige, divergerende parti 220 befinner seg i gjensidig kontakt over tilordnede kuleflater 212a og 224a i sentrum av aksen 215 for dysen. Det divergerende parti 220 vil da kunne beveges i forhold til strupepartiet 212 i flere retninger. Ved utsving av det divergerende parti vil således drivkraften kunne styres som en funksjon av den vinkel som dannes mellom aksen 225 for det divergerende parti og aksen 215 for dysen.
Det bevegelige, divergerende parti av dysen er koplet til dysens stasjonære parti over en mekanisk forbindelse (ikke vist) som omfatter aktuatormidler (f.eks. aktuatorer) som gjør det mulig å regulere utsvinget av det divergerende parti. Denne type montering for en dyse med et bevegelig divergerende parti er i og for seg vel-kjent og vil derfor ikke bli beskrevet mer detaljert. En utførelse av en slik dyse er spesielt beskrevet i fransk patent FR 2 841 939 (fransk søknad FR 02/08370).
Andre kjente typer av montering og aktivering av et divergerende parti som er bevegelig i forhold til et stasjonært dyseparti, vil naturligvis kunne planlegges.
Den dyse som kan styres ved hjelp av sitt bevegelige, divergerende parti er fordelaktig i den grad det gjør det mulig å forsterke drivkraftavbøyningen som en funksjon av den effektive utsvingsvinkel for hovedaksen av det divergerende parti. Som forklart ovenfor, vil denne evne til drivkraftavbøyning likevel nedsettes i vesentlig grad hvis jetstrålen separeres. Når det befinner seg et gap mellom jetstrålen og innerveggen av det divergerende parti, slik som vist i fig. 1, vil jetstrålens kraft-påvirkning på det divergerende parti være meget begrenset på grunn av dens ned-satte kontaktflate med det divergerende parti. Nærmere bestemt forholder det seg slik at i nærvær av en jetstråle som er separert fra innsiden av det divergerende parti, vil påvirkningen fra utbøyningen av det divergerende parti på styringen av drivkraftvektoren forbli begrenset så lenge utbøyningen forblir innenfor det vinkelområde som ikke gjør det mulig for jetstrålen å på nytt komme i vesentlig grad i kontakt med innsiden av det divergerende parti.
I det tilfelle jetstrålen blir separert, vil med andre ord den optimale kapasitet for avbøyende drivkraft bare kunne finnes utenfor en viss utsvingsvinkel a (fig. 1), hvor denne vinkel da er en funksjon av det område som foreligger mellom jetstrålen og innerveggen av det divergerende parti. Hvis utsvingsområdet for dysen er utilstrekke-lig for å bringe jetstrålen for atter å komme i forbindelse med innsiden av det divergerende parti, kan det blir meget vanskelig å styre missilen, da den maksimale utsvingsvinkel for det divergerende parti er mindre enn den utsvingsvinkel som behøves for å bringe jetstrålen atter i effektiv kontakt med det divergerende parti.
I en første utførelse av oppfinnelsen blir en struktur 230 lagt inn i det divergerende parti 220 av munnstykket. Denne strukturen 230 vil gjøre det mulig å redusere strømningstverrsnittet for det divergerende parti, slik at da jetstråleseparering for-hindres når det ytre trykk er slik at dette normalt ville føre til jetseparering i fravær av en slik struktur. Formen og dimensjonene av strukturen 230 kan varieres i høy grad, alt avhengig av profilen av vedkommende strømningsseksjon som skal oppnås, spesielt for optimalisering av utbøyningens effektivitet.
Likevel kan det fastslås at strukturen 230, som fortrinnsvis oppviser en ut-vendig form 230b som ligger nær formen av det divergerende parti av det bevegelige område hvori strukturen skal anordnes, samt en indre form 230 som opprettholder en hovedsakelig divergerende struktur for derved å sikre at forbrenningsgassen ekspan-derer på korrekt måte. Tykkelsen av strukturen 230 bør fastlegges slik at den opptar romområdet mellom jetstrålen og innerveggen av det divergerende parti under fra-skillelsen av jetstrålen. Denne tykkelse er fortrinnsvis fastlagt slik at den opptar det maksimale romområde som kan foreligge mellom jetstrålen og det divergerende parti når jetstrålen har fjernet seg. Maksimal separering opptrer ved det høyeste ytre trykk som påtreffes under flukten. Med en missil som er beregnet for utskyting under vann, bør f.eks. tykkelsen av strukturen 230 fastlegges slik at den opptar det romområde som foreligger ved avfyringsdybden og som da tilsvarer det høyeste ytre trykk som opptrer under flukten.
Strukturen 230 kan være festet til det divergerende parti ved hjelp av festemidler 232, slik som f.eks. bolter. Under slike forhold vil strukturen 230 ha en flens 231 som samarbeider med en flens 2231 på den indre beskyttelsesforing 223 for det divergerende parti. I en utførelsesvariant kan flensen 231 være festet til en flens på boringen 221 i det divergerende parti. Disse flenser er fortrinnsvis rettet utover ved utløpet fra det divergerende parti, hvilket vil si at de er plassert på utsiden av dysens strømningsseksjon for derved å unngå forstyrrelse av strømningen.
Strukturen 230 kan være tilstede under hele varigheten av flukten, eller den kan bringes til å forsvinne etter et forut fastlagt tidsavsnitt, hvoretter den naturligere utsvingskapasitet av det bevegelige, divergerende parti er i samsvar med fordringene til regulering av missilen, særlig for det formål å optimalisere motorens drivkraftytelse. Hvis adapterinnretningen bibeholdes under hele fluktens varighet, så vil strukturen 230 og den indre beskyttelsesforing 223 utgjøre et enkelt element. Ved den utførelse som er angitt i fig. 2, kan festemidlene 232 være tilpassende utstyrt med et pyro-teknisk system med eksploderende bolt, eller med en detoneringsstreng som avskjærer ytterenden av det divergerende parti, eller eventuelt et hvilket som helst annet mekanisk utstyr for å bringe strukturen til å utstøtes ved et forutbestemt tidspunkt. Alternativt kan strukturen 230 utgjøres av et ablativt materiale som gjør det mulig for strukturen å forsvinne etter hvert. For en missil som f.eks. skytes ut under vann, gjør dette det mulige for strømningsseksjonen å ha en profil som forstørres etter hvert som det ytre trykk avtar, slik at derved gassekspansjonen optimaliseres og følgelig også fremdriftsytelsen optimaliseres under flukten.
Strømningsseksjonen kan også modifiseres progressivt under en prosess som utnytter en struktur sammensatt av flere understrukturer som griper inn i hverandre og er egnet for å frigjøres i rekkefølge ved forut fastlagte tidspunkter under ut-skytingen. For dette formål kan hver understruktur være festet til den inntilliggende understruktur eller til det divergerende parti ved hjelp av forbindelsesmidler som er egnet for å briste under regulerte forhold.
Den utførelse som er vist i fig. 3A og 3B avviker fra den som er vist i fig. 2, spesielt ved at dens indre struktur som foreligger på innsiden av det divergerende parti, oppviser en form som ikke er aksialt symmetrisk ved sin nedstrømsende. I denne utførelse har strukturen 330 utskytende fremspring 333 ved sin nedstrømsende og som rager inn i dysens strømningsseksjon i nærheten av utløpet fra det divergerende parti. For det formål å unngå tiltakende forstyrrelse av strømningen og i den hensikt å opprettholde uniform skyvekraft, vil disse innoverragende fremspring 333 være strøm-linjet og foreligge i form av finner som er jevnt fordelt rundt aksen for strukturen 330. De utstikkende partier 330 utgjør således hindringer for jetstrålen inne i det divergerende parti. Dette gjør det mulig for jetstrålen å forbli kontinuerlig i kontakt med et element som er festet til det divergerende parti og følgelig gjør det mulig å avbøye skyvekraften effektivt, selv når jetstrålen er blitt separert.
Slik som strukturen 230 i fig. 2, fastholdes strukturen 330 inne i det divergerende parti ved hjelp av festemidler 332 av bolttype og som er ført inn gjennom hull som er dannet i flensen 331 på vedkommende struktur og i en flens 3211 på den ytre foring 321 på det divergerende parti. I dette tilfelle er strukturen 330 festet ved hjelp av en flens 3211 på den ytre foring 321 på det divergerende parti i stedet for å være festet til sin indre beskyttelsesforing, slik det er vist i fig. 2.
Fig. 4A og 4B viser en strukturvariant som gjør det mulig å bringe jetstrålen til berøringskontakt inne i det divergerende parti i samsvar med foreliggende oppfinnelse. I denne utførelse har strukturen 430 tre fremspringende partier 433 som er jevnt fordelt henimot nedstrømsenden av strukturen 430. Bortsett fra antallet av strukturens fremspringende partier, avviker denne strukturen 430 fra den som er vist i fig. 3A og 3B ved det forhold at den er fastgjort ved hjelp av et lag av klebemiddel 434 som er påført på den indre beskyttelsesforing 430 i det divergerende parti 420. Under slike forhold vil det oppnås en forenklet total oppbygning, da ingen festeflens vil være dannet på strukturen for å bringe jetstrålen til å forbli i indre veggkontakt, og heller ikke på foringen i det divergerende parti eller på dette partis indre beskyttelsesforing. Hjelpemiddelbindingen kan hvis nødvendig forsterkes ved hjelp av knagger (ikke vist) som forløper vinkelrett på dysens akse og trenger inn i vedkommende struktur, men ikke rager inn i strømningsseksjonen. Strukturen 430 er fortrinnsvis utført i et ablaterende materiale.
I samsvar med oppfinnelsen kan problemet i forbindelse med dysens regulerbarhet i det tilfelle jetstrålen separeres, også løses ved å bruke innretninger som ikke er anordnet inne i det divergerende parti, men i stedet er plassert ved utløpet fra dette. Som vist i fig. 5A og 5B, kan det divergerende parti 520 være samordnet med en ringformet del 530 som er festet til enden av det divergerende parti 520 ved gass-utløpsseksjonen. Dette ringformede parti 530 har fremspring 533 som strekker seg mot innsiden av det divergerende parti. I tilfelle jetstrålen separeres inne i det divergerende parti, så brukes disse fremspring som ytterligere kontaktflater for de trykkrefter som utøves av den utstøtte jetstråle av forbrenningsgass. Når det divergerende parti utsvinges i en viss retning, så vil jetstrålen ikke treffe ett eller flere av disse fremspring over et område som vil være av større eller mindre omfang alt etter den påførte utsvingsvinkel. Ved å plassere den ringformede del ved ytterenden av det divergerende parti og ved gassutløpsseksjonen, vil det bli opprettet en større vektarm mellom det punkt hvor den kraft som utøves av jetstrålen vil virke og føringssenteret for det divergerende parti, slik at styringen derved gjøres lettere.
Geometrien av det ringformede parti (formen, fremspringsantallet og disposi-sjonen av fremspringene, osv.) kan varieres i høy grad. Den vil hovedsakelig være fastlagt som en funksjon av de foreliggende fordringer med hensyn til skyvkraft-avbøyning.
Som i den utførelse og de utførelsesvarianter som er vist i fig. 2-4, vil den ringformede del kunne være tilstede under hele fluktens varighet, eller også vil den bringes til å forsvinne ved et forut fastlagt tidspunkt. Denne del kan således være festet til det divergerende parti ved hjelp av festemidler som eventuelt er utstyrt med midler for å bringe strukturen til å frastøtes ved et fastlagt tidspunkt. Alternativt kan den ringformede del være dannet ved hjelp av et ablaterende materiale for det formål å gjøre det mulig for strukturen å forsvinne progressivt under flukten.
Hvilken type adapterinnretning som benyttes i samsvar med foreliggende oppfinnelse (hvilket vil si en innsats i det divergerende parti eller en ringformet del ved ytterenden av denne), kan det velges mange forskjellige komponentmaterialer. Det materiale som da velges vil spesielt være avhengig av den gass og de temperaturer som foreligger, samt også av den teknikk som velges for eliminering av vedkommende struktur. Den kan være utført i metall, i et komposittmateriale i organisk matrise og som består av fibre av glass, aramid, polyetylen, osv., samt en harpiks slik som en epoksyharpiks, fenolharpiks eller faktisk også en elastomer, eller den kan utgjøres av et termostrukturelt komposittmaterial slik som karbon/ karbon (C/C) eller karbon/silikonkarbid (C/SiC). For et materiale som skal ablateres under påvirkning fra forbrennelsesgassen, kan det velges et materiale som sublimerer når det påvirkes av en varm gass, slik som da et komposittmateriale bestående av harpiksforsterket fiber-glass eller et metall som lett kan sublimeres, slik som aluminium.
Claims (11)
1. Rakettmotordyse omfattende et divergerende parti (220) som er bevegelig montert i forhold til et strupeparti (212) av dysen for derved å avbøye jetstrålen av forbrenningsgass i kontakt med innerveggen av det divergerende parti,karakterisert vedat en struktur (230) er anordnet på innsiden av det divergerende parti (220) for derved å redusere strømningsseksjonens divergerende art derav og på denne måte å øke det område hvorover trykkrefter utøves av jetstrålen på det divergerende parti når dette divergerende parti utsvinges.
2. Dyse som angitt i krav 1,
karakterisert vedat strukturen (230) foreligger i form av et aksial-symmetrisk omdreiningslegeme.
3. Dyse som angitt i krav 1,
karakterisert vedat strukturen (330) videre omfatter fremspringspartier (333) i form av finner som er anordnet uniformt på strukturen i nærheten av gass-utløpsseksjonen fra det divergerende parti (320).
4. Dyse som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 -3,
karakterisert vedat strukturen (230) er festet til det divergerende parti ved hjelp av festemidler (232), og ved at midler er anordnet for å bringe disse festemidler til å briste ved et forutbestemt tidspunkt ved utnyttelse av et mekanisk eller pyro-teknisk system.
5. Dyse som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 -3,
karakterisert vedat strukturen er sammensatt av flere elementer i inngrep med hverandre, og ved at hvert element er festet ved anvendelse av festemidler som kan styres til å briste ved et forutbestemt tidspunkt.
6. Dyse som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 -5,
karakterisert vedat strukturen (230) utgjøres av et metall, en harpiks som er forsterket av elastomerfibre, eller et termostrukturelt komposittmateriale.
7. Dyse som angitt i et hvilket som helst av kravene 1 -3,
karakterisert vedat strukturen (230) er utført i et materiale som nedbrytes i nærvær av forbrenningsgass, slik at dette materiale vil forsvinne progressivt i kontakt med slik gass.
8. Rakettmotordyse omfattende et divergerende parti (520) som er bevegelig montert i forhold til et stasjonært parti av dysen, slik at skyvkraftavbøyning kan oppnås ved utbøyning av det divergerende parti (520) på en slik måte at forbrennings-gasstrålen avbøyes i kontakt med innerveggen av det divergerende parti,karakterisert vedat dysen omfatter en adapteranordning utstyrt med en ringformet del (530) som er festet til enden av det divergerende parti ved gassutløps-seksjonen, hvor denne ringformede del (530) har partier (533) som rager ut mot innsiden av det divergerende parti, slik at de derved under utbøyning av det divergerende parti danner et ytterligere område som er fastgjort til det divergerende parti, og hvorimot de trykkrefter som frembringes av jetstrålen, kan utøves.
9. Dyse som angitt i krav 8,
karakterisert vedat den ringformede del (530) er festet til det divergerende parti ved hjelp av festemidler, og ved at midler er anordnet for å bringe disse festemidler til å briste ved et forutbestemt tidspunkt ved hjelp av et mekanisk eller pyro-teknisk system.
10. Dyse som angitt i krav 8 eller krav 9,
karakterisert vedat den ringformede del (530) er utført i et metall, en harpiks som er forsterket med elastomerfibre, eller et termostrukturelt komposittmateriale.
11. Dyse som angitt i krav 8,
karakterisert vedat den ringformede del (520) er utført i et materiale som nedbrytes i kontakt med forbrenningsgass, slik at det vil forsvinne progressivt i kontakt med slik gass.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0314454A FR2863666B1 (fr) | 2003-12-10 | 2003-12-10 | Dispositif d'adaptation pour tuyere de moteur fusee a divergent mobile |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20045352L NO20045352L (no) | 2005-06-13 |
NO338497B1 true NO338497B1 (no) | 2016-08-22 |
Family
ID=34508629
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20045352A NO338497B1 (no) | 2003-12-10 | 2004-12-07 | Rakettmotordyse som har et bevegbart, divergerende parti. |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7406821B2 (no) |
EP (1) | EP1541850B1 (no) |
DE (1) | DE602004029001D1 (no) |
FR (1) | FR2863666B1 (no) |
NO (1) | NO338497B1 (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8020367B2 (en) * | 2007-03-16 | 2011-09-20 | General Electric Company | Nozzle with yaw vectoring vane |
US20080264372A1 (en) * | 2007-03-19 | 2008-10-30 | Sisk David B | Two-stage ignition system |
FR2920035B1 (fr) * | 2007-08-17 | 2013-09-06 | Airbus France | Turbomoteur a emission de bruit reduite pour aeronef |
US8459036B2 (en) * | 2008-12-26 | 2013-06-11 | Rolls-Royce Corporation | Aircraft nozzle having actuators capable of changing a flow area of the aircraft nozzle |
JP6361404B2 (ja) * | 2014-09-17 | 2018-07-25 | 三菱重工業株式会社 | 推力偏向装置、および、推力偏向装置を備える飛しょう体 |
FR3048417B1 (fr) * | 2016-03-07 | 2019-08-16 | Arianegroup Sas | Moteur-fusee allume par le sol |
US10222189B2 (en) * | 2016-07-22 | 2019-03-05 | Raytheon Company | Stage separation mechanism and method |
CN108150305B (zh) * | 2018-02-05 | 2023-05-12 | 西安航空学院 | 一种自适应脉冲爆震发动机收缩喷管 |
US11585296B1 (en) * | 2020-01-14 | 2023-02-21 | Herbert U. Fluhler | Self compensating rocket engine enhancement |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3079752A (en) * | 1961-02-23 | 1963-03-05 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Variable expansion ratio nozzle |
US3184917A (en) * | 1961-05-15 | 1965-05-25 | United Aircraft Corp | Reenforced seal for rocket nozzle |
US3352495A (en) * | 1965-01-29 | 1967-11-14 | Thiokol Chemical Corp | Nozzle construction |
US3392918A (en) * | 1962-07-09 | 1968-07-16 | Thiokol Chemical Corp | Rocket motor thrust control system |
FR2724979A1 (fr) * | 1994-09-26 | 1996-03-29 | Europ Propulsion | Dispositif de protection contre l'effet bouchon d'eau lors de la mise a feu d'un missile lance en immersion |
US5779151A (en) * | 1996-05-28 | 1998-07-14 | Regents Of The University Of California | Stepped nozzle |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2486019A (en) * | 1943-01-11 | 1949-10-25 | Daniel And Florence Guggenheim | Jet control apparatus applicable to entrainment of fluids |
US2405415A (en) * | 1944-04-25 | 1946-08-06 | Carolus L Eksergian | Rocket projectile |
US2912820A (en) * | 1953-07-31 | 1959-11-17 | Quentin R Whitmore | Combined ram jet and rocket engine |
US3253403A (en) * | 1962-05-24 | 1966-05-31 | Kelsey Hayes Co | Nozzle having ablative coating |
US3237402A (en) * | 1963-11-14 | 1966-03-01 | Steverding Bernard | Variable thrust nozzle |
US3659423A (en) * | 1964-09-17 | 1972-05-02 | Goodyear Aerospace Corp | Moveable rocket |
US3855789A (en) * | 1968-04-05 | 1974-12-24 | Us Navy | Explosive coupling assembly |
US3737102A (en) * | 1970-09-21 | 1973-06-05 | Avco Corp | Corrosion resistant rocket nozzle |
US4307839A (en) * | 1978-12-11 | 1981-12-29 | General Dynamics Corporation | Variable exit area ramjet nozzle |
US4272956A (en) * | 1979-01-22 | 1981-06-16 | Thiokol Corporation | Time delay device for deployable rocket nozzle skirts |
FR2503794B1 (fr) * | 1981-04-13 | 1986-04-25 | Europ Propulsion | Chambre de combustion de propulseur-fusee a divergent multiple |
FR2705739B1 (fr) * | 1993-05-28 | 1995-08-18 | Europ Propulsion | Tuyère de moteur-fusée à section de sortie sélectivement réduite. |
RU2037066C1 (ru) * | 1993-10-01 | 1995-06-09 | Владимир Павлович Знаменский | Способ получения тяги и устройство для его осуществления |
US5511745A (en) * | 1994-12-30 | 1996-04-30 | Thiokol Corporation | Vectorable nozzle having jet vanes |
-
2003
- 2003-12-10 FR FR0314454A patent/FR2863666B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-12-02 US US11/001,926 patent/US7406821B2/en active Active
- 2004-12-06 EP EP04292880A patent/EP1541850B1/fr active Active
- 2004-12-06 DE DE602004029001T patent/DE602004029001D1/de active Active
- 2004-12-07 NO NO20045352A patent/NO338497B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3079752A (en) * | 1961-02-23 | 1963-03-05 | Thompson Ramo Wooldridge Inc | Variable expansion ratio nozzle |
US3184917A (en) * | 1961-05-15 | 1965-05-25 | United Aircraft Corp | Reenforced seal for rocket nozzle |
US3392918A (en) * | 1962-07-09 | 1968-07-16 | Thiokol Chemical Corp | Rocket motor thrust control system |
US3352495A (en) * | 1965-01-29 | 1967-11-14 | Thiokol Chemical Corp | Nozzle construction |
FR2724979A1 (fr) * | 1994-09-26 | 1996-03-29 | Europ Propulsion | Dispositif de protection contre l'effet bouchon d'eau lors de la mise a feu d'un missile lance en immersion |
US5779151A (en) * | 1996-05-28 | 1998-07-14 | Regents Of The University Of California | Stepped nozzle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2863666B1 (fr) | 2006-03-24 |
EP1541850B1 (fr) | 2010-09-08 |
US20050229587A1 (en) | 2005-10-20 |
US7406821B2 (en) | 2008-08-05 |
FR2863666A1 (fr) | 2005-06-17 |
EP1541850A1 (fr) | 2005-06-15 |
DE602004029001D1 (de) | 2010-10-21 |
NO20045352L (no) | 2005-06-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100787318B1 (ko) | 분해 가능한 스러스트 벡터 제어 베인 | |
AU2008295569B2 (en) | Integral composite rocket motor dome/nozzle structure | |
US8291691B2 (en) | Multi-functional pulse-divided rocket | |
US11448165B1 (en) | Flight vehicle control system | |
NO338497B1 (no) | Rakettmotordyse som har et bevegbart, divergerende parti. | |
US20020078680A1 (en) | Hybrid injection thrust vector control | |
US4434614A (en) | Combustion chamber in a rocket propulsion system with multiple divergent portion | |
US11680543B2 (en) | Extinguishable divert system | |
US5779151A (en) | Stepped nozzle | |
JPH10122048A (ja) | ロケットエンジンのノズル | |
RU2693093C2 (ru) | Многоступенчатая ракета и головной способ отделения отработанных частей | |
US4817377A (en) | Head end control and steering system: using a forward end maneuvering gas generator | |
US5028014A (en) | Radial bleed total thrust control apparatus and method for a rocket propelled missile | |
EP0862688B1 (en) | Controlled temperature rocket nozzle | |
RU2428579C1 (ru) | Ракетный двигатель твердого топлива с поворотным управляющим соплом (варианты) | |
US6543717B1 (en) | Compact optimal and modulatable thrust device for controlling aerospace vehicles | |
US10712138B1 (en) | Method for controlling a flight vehicle | |
RU2082946C1 (ru) | Исполнительная система старта и ориентации ракеты | |
Schoyer | Thrust vector control for (clustered modules) plug nozzles: Some considerations | |
Dahl et al. | Demonstration of solid propellant pulse motor technologies | |
KR102458436B1 (ko) | 다축 핀틀 추진기관 및 다축 핀틀 추진기관용 고체 추진제 그레인 부재 | |
US20180202393A1 (en) | A device for modulating a gas ejection section | |
KR101108981B1 (ko) | 팁오프를 완화시키는 로켓용 노즐장치, 이를 구비하는 로켓 및 로켓 발사방법 | |
US11092110B2 (en) | Rocket engine including a lashing device | |
KR100851889B1 (ko) | 강제 박리장치를 구비한 로켓용 노즐 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: HERAKLES, FR |
|
CHAD | Change of the owner's name or address (par. 44 patent law, par. patentforskriften) |
Owner name: ARIANEGROUP SAS, FR |
|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |