CN103423032A - 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 - Google Patents
直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103423032A CN103423032A CN2013103805370A CN201310380537A CN103423032A CN 103423032 A CN103423032 A CN 103423032A CN 2013103805370 A CN2013103805370 A CN 2013103805370A CN 201310380537 A CN201310380537 A CN 201310380537A CN 103423032 A CN103423032 A CN 103423032A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas flow
- fuel gas
- gas generator
- insulation bushing
- linear motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
本发明公开了一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，通过一个直线电机带动一个锥体的阀头改变燃气发生器喷管喉部面积，进而调节燃气发生器燃气流量；燃气发生器设有内壳结构，内壳中空装有隔热衬套，管式直线电机设置在隔热衬套中，直线电机动子固定在隔热衬套上，直线电机定子与阀杆一端固连，阀杆的另一端与锥形阀头固连，锥形阀头伸入固体燃料燃气发生器的喷管内，阀杆靠近锥形阀头的一端与隔热衬套内孔相配合，且设有环形槽，内装有动密封件，燃气发生器后封头安装压力传感器；本发明可实现精确的燃气流量随机调节，精度高，结构简单紧凑，体积小质量轻，密封可靠。
Description
技术领域
本发明属于固体火箭冲压发动机领域，特别是一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。
背景技术
固体火箭冲压发动机兼有冲压发动机和火箭发动机的优点，具有比冲高、体积小、重量轻、结构紧凑、工作可靠、成本较低等优点。为保证发动机具有最佳的工作性能和良好的推力调节能力，固体火箭冲压发动机应进行燃气流量调节。目前关于燃气流量调节的方案主要有固定流量式、壅塞式、非壅塞式和漩涡阀式四种。流量调节阀通常采用的构型有柱塞滑阀、旋转凸轮阀、旋转盘阀、锥阀等多种。针阀锥体的存在利用改善燃气速度的均匀性，助于燃气的扩散，提高了与空气掺混燃烧效果，提升了发动机的性能。传统驱动***一般采用的有液压传动、气压传动、机电传动。根据工作环境及工作特点，固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置中，电机传动优于液压传动和气压传动。
哈尔滨工业大学鲍文、牛文玉等发明一种气动针阀型燃气流量调节阀的固体火箭冲压发动机的燃气流量调节***（专利号200810075649.4）用于固体火箭冲压发动机的燃气流量，它主要是依靠气压传动驱动阀头运动来调节燃气流量。虽然有利于增加反馈但需要增加气源设备，结构复杂、响应速度慢，而且由于气体容易出现泄漏，在调节燃气流量的过程中，并不容易达到精确控制。西北工业大学王毅林提出了一种非同轴针阀型燃气流量调节***，采用液压***驱动，同样体积很大。直线电机省去了传统旋转电机将旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得***本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、体积小、精度高、工作可靠、烧蚀影响弱的直线电机直接驱动的锥阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃气发生器设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套，直线电机设置在隔热衬套中，其中，直线电机动子固定在隔热衬套上，直线电机定子与阀杆的一端固连，阀杆的另一端与锥形阀头固连，锥形阀头伸入固体燃料燃气发生器的喷管内，阀杆靠近锥形阀头的一端的直径与隔热衬套内径相配合，且设有环形通槽，环形通槽内装有动密封件，燃气发生器后封头安装有压力传感器。
工作时，直线电机接受控制指令移动，带动阀杆和阀头做直线运动，利用阀头的锥台面改变了喷管喉部面积，进而改变燃气发生器内压力和固体推进剂燃速，实现控制燃气流量的效果。压力传感器为实现流量调节闭环控制提供反馈信号。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
1、本发明与分段装药等燃气流量调节方法相比可以实现燃气发生器燃气流量的精确、随机调节。
2、本发明与气压驱动等相比无需气源和气管路，结构简单，与普通伺服电机驱动相比，不需中间传动转换机构，质量轻、惯量低，无中间传动误差，精度高。
3、本发明阀杆与燃烧室内壳之间有衬套形成空腔，并采用组合密封件进行密封，保证了***在高温、高压和高速气体流动环境下密封的可靠性。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置结构示意图。
具体实施方式
本发明一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃气发生器6设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套3，直线电机设置在隔热衬套3中，其中，直线电机动子2固定在隔热衬套3上，直线电机定子1与阀杆4的一端固连，阀杆4的另一端与锥形阀头7固连，锥形阀头7伸入固体燃料燃气发生器6的喷管内，阀杆4靠近锥形阀头7的一端的直径与隔热衬套3内径相配合，且设有环形通槽，环形通槽内装有动密封件5，燃气发生器6后封头安装有压力传感器8。
直线电机定子1、阀杆4、锥形阀头7和固体燃料燃气发生器6可同轴布置。
直线电机可采用管式直线电机，管式直线电机采用稀土磁钢定子，管式直线电机的动子内设有线圈和位置反馈传感器件。
隔热衬套3为圆筒形结构，隔热衬套3两端凸出，凸出结构直径与燃气发生器6内壳的直径相同，隔热衬套3与燃气发生器6的内壳形成空腔，隔热衬套3内靠近直线电机动子2一端为方形通孔，与直线电机动子2相配合，另一端为圆形通孔。
阀头7一端周向设置三个环形槽，动密封件5包括高温密封石墨线和两组密封活塞环，从靠近阀头7一端开始依次在环形槽中设置两组密封活塞环和密封石墨线。
两组密封活塞环为有自由开口的弹性环，两组密封活塞环的自由开口呈180°设置。
工作时，直线电机接受控制指令移动，带动阀杆和阀头做直线运动，利用阀头的锥台面改变了喷管喉部面积，进而改变燃气发生器内压力和固体推进剂燃速，实现控制燃气流量的效果。压力传感器为实现流量调节闭环控制提供反馈信号。
实施例：
本发明一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃气发生器6设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套3，隔热衬套3为圆筒形结构，两端凸出结构直径与燃气发生器6内壳配合，隔热衬套3与燃气发生器6的内壳形成空腔，隔热衬套3内一端为方形通孔，与直线电机动子2固定配合，另一端为圆形孔，管式直线电机动子2内设有线圈和位置反馈传感器件，管式直线电机定子1采用稀土磁钢，与阀杆4的一端固连，阀杆4的另一端与锥形阀头7固连，锥形阀头7伸入固体燃料燃气发生器6的喷管内，阀杆4靠近锥形阀头7的一端与隔热衬套3内径配合，且设有多重环形通槽，环形通槽内装有包括高温密封石墨线和两组密封活塞环的动密封件5，密封活塞环为有自由开口的弹性环，两组密封活塞环的自由开口呈180°设置，燃气发生器6后封头安装有压力传感器8，直线电机定子1、阀杆4、锥形阀头7和固体燃料燃气发生器6同轴布置。
工作原理：
工作时，直线电机接受指令后工作，直线电机动子2与隔热衬套3固连保持不动，直线电机定子1根据指令作直线运动，带动与之固连的阀杆4，锥形阀头7做直线运动，锥形阀头7在燃气发生器6的喷管的直线运动改变燃气发生器6的喷管喉部面积，从而改变燃气发生器6工作压力和固体推进剂燃速，达到调节燃气流量的效果。直线电机动子2内位置信号和压力传感器8为控制指令提供反馈信号。需要增加燃气流量时，根据控制指令直线电机定子1通过阀杆的连接驱动锥形阀头7的向喉部面积减小的方向移动，此时通过直线电机动子2的位移信号可以精确计算出喉部面积，喷管喉部面积减少，燃气发生器6内部压强增大，推进剂燃速加大从而增大燃气流量，根据压力传感器8压强信号和计算的喉面提供燃气流量反馈量控制直线电机或反之。
实施过程中需要注意的是，必须确保锥形阀头和喷管的同轴度以及偏角。这样不仅保证调节的精确度还保证了锥形阀头不会在调节过程中折断。
Claims (6)
1.一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：燃气发生器（6）设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套（3），直线电机设置在隔热衬套（3）中，其中，直线电机动子（2）固定在隔热衬套（3）上，直线电机定子（1）与阀杆（4）的一端固连，阀杆（4）的另一端与锥形阀头（7）固连，锥形阀头（7）伸入固体燃料燃气发生器（6）的喷管内，阀杆（4）靠近锥形阀头（7）的一端的直径与隔热衬套（3）内径相配合，且设有环形通槽，环形通槽内装有动密封件（5），燃气发生器（6）后封头安装有压力传感器（8）。
2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：所述的直线电机定子（1）、阀杆（4）、锥形阀头（7）和固体燃料燃气发生器（6）同轴布置。
3.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：所述的直线电机是管式直线电机，管式直线电机采用稀土磁钢定子，管式直线电机的动子内设有线圈和位置反馈传感器件。
4.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：所述的隔热衬套（3）为圆筒形结构，隔热衬套（3）两端凸出，凸出结构直径与燃气发生器（6）内壳的直径相同，隔热衬套（3）与燃气发生器（6）的内壳形成空腔，隔热衬套（3）内靠近直线电机动子（2）一端为方形通孔，与直线电机动子（2）相配合，另一端为圆形通孔。
5.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：所述的阀头（7）一端周向设置三个环形槽，动密封件（5）包括高温密封石墨线和两组密封活塞环，从靠近阀头（7）一端开始依次在环形槽中设置两组密封活塞环和密封石墨线。
6.根据权利要求5所述的一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，其特征在于：所述的两组密封活塞环为有自由开口的弹性环，两组密封活塞环的自由开口呈180°设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310380537.0A CN103423032B (zh) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310380537.0A CN103423032B (zh) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103423032A true CN103423032A (zh) | 2013-12-04 |
| CN103423032B CN103423032B (zh) | 2015-09-30 |
Family
ID=49648297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310380537.0A Expired - Fee Related CN103423032B (zh) | 2013-08-28 | 2013-08-28 | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103423032B (zh) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104500270A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-04-08 | 南京理工大学 | 电动旋转滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN104747319A (zh) * | 2014-01-01 | 2015-07-01 | 冯石文 | 一种固体燃料火箭发动机 |
| CN104929810A (zh) * | 2014-03-17 | 2015-09-23 | 南京理工大学 | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN105020050A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-04 | 中国人民解放军装备学院 | 采用射流对撞燃烧方式的在线可调式燃气发生器 |
| CN105065139A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 南京理工大学 | 电机驱动的膏体推进剂燃气发生器防回火装置 |
| CN105201687A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-30 | 南京理工大学 | 电动滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN105404317A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-16 | 西安航天动力研究所 | 一种稳流型多级流量调节装置 |
| CN105736181A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 上海新力动力设备研究所 | 固体火箭发动机燃气流量调节装置环形多孔扰流结构 |
| CN105736179A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-07-06 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN106321285A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-11 | 南京理工大学 | 锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN104679037B (zh) * | 2015-02-15 | 2017-04-12 | 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 | 基于dsp嵌入式***的燃气流量调节控制装置及控制方法 |
| CN109252978A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-22 | 西安航天动力技术研究所 | 一种控制棒式变推力固体发动机 |
| CN109322763A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种固体火箭粉末超燃冲压发动机 |
| CN112901374A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-06-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 手动流量调节装置 |
| CN113027634A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 北京航空航天大学 | 一种伺服电缸闭环控制调节机构及针栓喷注器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250602B1 (en) * | 1999-01-18 | 2001-06-26 | Jansen's Aircraft Systems Controls, Inc. | Positive shut-off metering valve with axial thread drive |
| US20050188677A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Ghkn Engineering Llc | Systems and methods for varying the thrust of rocket motors and engines while maintaining higher efficiency using moveable plug nozzles |
| CN101545416A (zh) * | 2008-03-24 | 2009-09-30 | 沈阳理工大学 | 固体火箭发动机 |
-
2013
- 2013-08-28 CN CN201310380537.0A patent/CN103423032B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6250602B1 (en) * | 1999-01-18 | 2001-06-26 | Jansen's Aircraft Systems Controls, Inc. | Positive shut-off metering valve with axial thread drive |
| US20050188677A1 (en) * | 2004-02-27 | 2005-09-01 | Ghkn Engineering Llc | Systems and methods for varying the thrust of rocket motors and engines while maintaining higher efficiency using moveable plug nozzles |
| CN101545416A (zh) * | 2008-03-24 | 2009-09-30 | 沈阳理工大学 | 固体火箭发动机 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 周建军: "固体火箭冲压发动机燃气流量调节技术与实验研究", 《弹箭与制导学报》 * |
| 鲍文 等: "固体火箭冲压发动机燃气流量调节特性", 《推进技术》 * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104747319A (zh) * | 2014-01-01 | 2015-07-01 | 冯石文 | 一种固体燃料火箭发动机 |
| CN104747319B (zh) * | 2014-01-01 | 2019-05-21 | 冯石文 | 一种固体燃料火箭发动机 |
| CN104929810A (zh) * | 2014-03-17 | 2015-09-23 | 南京理工大学 | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN105736181A (zh) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 上海新力动力设备研究所 | 固体火箭发动机燃气流量调节装置环形多孔扰流结构 |
| CN104500270B (zh) * | 2014-12-09 | 2016-07-06 | 南京理工大学 | 电动旋转滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN104500270A (zh) * | 2014-12-09 | 2015-04-08 | 南京理工大学 | 电动旋转滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN104679037B (zh) * | 2015-02-15 | 2017-04-12 | 湖北三江航天万峰科技发展有限公司 | 基于dsp嵌入式***的燃气流量调节控制装置及控制方法 |
| CN105020050A (zh) * | 2015-06-03 | 2015-11-04 | 中国人民解放军装备学院 | 采用射流对撞燃烧方式的在线可调式燃气发生器 |
| CN105020050B (zh) * | 2015-06-03 | 2019-07-09 | 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 | 采用射流对撞燃烧方式的在线可调式燃气发生器 |
| CN105065139A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-11-18 | 南京理工大学 | 电机驱动的膏体推进剂燃气发生器防回火装置 |
| CN105201687A (zh) * | 2015-09-02 | 2015-12-30 | 南京理工大学 | 电动滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN105404317A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-16 | 西安航天动力研究所 | 一种稳流型多级流量调节装置 |
| CN105404317B (zh) * | 2015-12-10 | 2017-11-21 | 西安航天动力研究所 | 一种稳流型多级流量调节装置 |
| CN105736179B (zh) * | 2016-02-18 | 2018-07-17 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN105736179A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-07-06 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN106321285A (zh) * | 2016-08-26 | 2017-01-11 | 南京理工大学 | 锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 |
| CN109252978A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-22 | 西安航天动力技术研究所 | 一种控制棒式变推力固体发动机 |
| CN109322763A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-02-12 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种固体火箭粉末超燃冲压发动机 |
| CN112901374A (zh) * | 2020-12-21 | 2021-06-04 | 中国人民解放军国防科技大学 | 手动流量调节装置 |
| CN112901374B (zh) * | 2020-12-21 | 2022-02-22 | 中国人民解放军国防科技大学 | 手动流量调节装置 |
| CN113027634A (zh) * | 2021-03-02 | 2021-06-25 | 北京航空航天大学 | 一种伺服电缸闭环控制调节机构及针栓喷注器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103423032B (zh) | 2015-09-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103423032B (zh) | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN103410632B (zh) | 电动锥阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN104500270B (zh) | 电动旋转滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN110552814B (zh) | 滑盘阀式固体火箭冲压发动机流量可调燃气发生器 | |
| CN106286013B (zh) | 电动柱塞阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN106321285B (zh) | 锥阀固定式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN106065830B (zh) | 一种基于旋转阀与气动阀组合的脉冲爆震燃烧室装置 | |
| CN107218156B (zh) | 固液混合火箭发动机针栓式变喉径喷管装置 | |
| CN106438108B (zh) | 大调节比型固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN104712460A (zh) | 一种推力可控的固体火箭发动机 | |
| CN108035824A (zh) | 一种脉冲式二次射流推力矢量控制*** | |
| CN104929810A (zh) | 直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| RU2014113153A (ru) | Роторный узел с концентрическим расположением турбинной секции, охлаждающего канала и армирующей стенки | |
| CN103953461B (zh) | 一种减小吸气式脉冲爆震发动机进气道反压的机械阀 | |
| CN105201687B (zh) | 电动滑盘阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置 | |
| CN102168610B (zh) | 有间隔叶片室的非透平涡轮转子内燃机 | |
| CN108087151A (zh) | 一种电动锥阀式固冲发动机燃气流量调节装置 | |
| CN102418645A (zh) | 用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件 | |
| CN105221268A (zh) | 一种固冲发动机的进气调节结构 | |
| CN104500267A (zh) | 用于调节涡轮发电***功率的扇形节流装置 | |
| CN102278158B (zh) | 一种三相控制高频可调旋转阀 | |
| CN105298682A (zh) | 一种航空发动机冷加力尾喷管 | |
| CN214403765U (zh) | 一种燃汽能涡轮机 | |
| CN114198221B (zh) | 固冲发动机电机驱动旋转盘阀式燃气流量调节装置 | |
| CN202483780U (zh) | 用于冲击式水轮机水力的单腔自控式喷嘴组件 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150930 Termination date: 20170828 |