CN112459921B - 一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法，该喷气装置包括喷管体、喉衬和堵盖，所述喷管体为壳体结构，包括圆筒段、以及圆筒段后端周向均匀排布的多个斜切斜置喷管，发动机燃气从斜切斜置喷管中排出，合成推力沿喷管体的轴线方向；所述喉衬粘结在斜切斜置喷管的入口处；所述堵盖粘结在喉衬的尾部。本发明中喷气装置及方法采用斜切斜置喷管结构，发动机燃气从喷管侧面排出，合成推力沿喷管体轴线方向,实现了轴向推力需求，同时喷管出口高温燃气又不会对后舱段造成破坏；喷管体结构采用斜切斜置喷管均匀布局，采用一体化整体加工成型，推力偏心≤3′，满足轴向合成推力高精度要求。

Description

一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法

技术领域

本发明属于固体火箭分离发动机喷管结构设计技术领域，特别涉及一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法。

背景技术

整流罩作为保护有效载荷、维持弹箭体气动外形的重要组成部分，当飞行器摆脱大气环境干扰后，整流罩不再起作用，需要将其从飞行器本体中分离出去。整流罩整体轴向分离是目前采用的一种方式，为避免整流罩分离过程中与后舱段发生碰撞，需要将整流罩轴向加速完成与后舱段分离动作。固体火箭分离发动机作为整流罩轴向分离的动力源，工作时需要产生轴向推力，且高温燃气不会对弹箭体后舱段产生破坏。

随着运载器发展，整流罩尺寸、重量、转动惯量等参数规模有显著增加，分离过程中的弹性变形越来越剧烈，整流罩的运动状态更加复杂。***螺栓或带环形***锁等传统分离技术分离能量低，不能较好地完成整流罩轴向分离工作。本发明中喷气装置将固体推进剂产生的燃气，迅速从多个斜切斜置喷管出口排出，在轴线方向形成短时大推力，可以保证整流罩进行高速高倍压分离。同时，多个斜置斜切喷管结构设计，确保喷管喷出燃气不与箭体干涉。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法，固体火箭分离发动机喷气装置采用斜切斜置喷管结构，发动机燃气从喷管侧面排出，合成推力沿喷管体轴线方向,实现了轴向推力需求，同时喷管出口高温燃气又不会对后舱段造成破坏；喷管体结构采用斜切斜置喷管均匀布局，采用一体化整体加工成型，推力偏心≤3′，满足轴向合成推力高精度要求，从而完成本发明。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置，包括喷管体、喉衬和堵盖，所述喷管体为壳体结构，包括圆筒段、以及圆筒段后端周向均匀排布的多个斜切斜置喷管，发动机燃气从斜切斜置喷管中排出，合成推力沿喷管体的轴线方向；

所述喉衬粘结在斜切斜置喷管的入口处；所述堵盖粘结在喉衬的尾部。

第二方面，一种喷气方法，该喷气方法通过上述第一方面所述的喷气装置实施。

根据本发明提供的一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置及喷气方法，具有以下有益效果：

(1)本发明提供的喷气装置采用斜切斜置喷管结构，发动机燃气从喷管侧面排出，合成推力沿喷管体轴线方向,实现了轴向推力需求，同时喷管出口高温燃气又不会对飞行器舱段造成破坏；

(2)本发明提供的喷气装置采用斜切斜置喷管均匀布局，喷管体采用一体化整体加工成型，推力偏心≤3′；

(3)本发明提供的喷气装置中喉衬选用耐烧蚀钨渗铜材料，在发动机工作过程中喉径基本无变化，减小了喷管出口推力波动；喷管出口粘接特定厚度的“盆”形铝合金堵盖，提高了斜切斜置喷管出口推力的一致性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置的侧面剖视图；

图2为本发明实施例提供的整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置的后视图；

图3为本发明实施例提供的整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置的立体图；

图4左为本发明实施例提供的喉衬结构的侧面剖视图，右为后视图；

图5左为本发明实施例提供的堵盖结构的侧面剖视图，右为后视图。

附图标号说明

1-喷管体，2-喉衬，3-堵盖，4-通孔。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

根据本发明的第一方面，提供了一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置，如图1至图3所示，包括喷管体1、喉衬2和堵盖3，所述喷管体1为壳体结构，包括圆筒段、以及圆筒段后端周向均匀排布的多个斜切斜置喷管，发动机燃气从斜切斜置喷管中排出，合成推力沿喷管体1的轴线方向，斜切斜置喷管的均匀布局能够有效控制推力偏心(推力偏心≤3′)，满足轴向合成推力高精度要求，实现轴向推力需求，同时喷气装置出口高温燃气不会对后舱段造成破坏；

所述喉衬2粘结在斜切斜置喷管的入口处(图1的A处)；所述堵盖3粘结在喉衬2的尾部(图1的B处)，用于发动机燃烧室内建压，保证燃烧室初始内压满足推进剂点燃要求。

在本发明中，所述喷管体1选用30CrMnSiA材料，采用一体化整体加工成型，合成推力沿喷管体的轴线方向，推力偏心≤3′。喷管体1的内型面经过喷砂处理，以利于喉衬2和堵盖3的粘结。

在本发明中，所述喷管体1设计为3～10个斜切斜置喷管均匀布局。斜切斜置喷管的扩张段为锥形扩张段，斜切斜置喷管扩张段轴线与喷管体1轴线的夹角为30°～60°，斜切斜置喷管扩张段的扩张半角为14°～18°。

在本发明中，所述喷管体1的圆筒段周向均布销钉孔，采用排销结构与前端部件(即发动机的燃烧室)连接。

在本发明中，所述喷管体1的中心处为台阶状壳体结构，用于放置发动机点火装置，台阶状壳体结构小端开设通孔4，用于使外部起爆装置与内部点火装置连接。

在本发明中，所述喉衬2选用耐烧蚀钨渗铜材料。如图4所示，所述喉衬2的喉径前端为圆滑过渡段，圆滑过渡段后的喉径基本无变化，降低了斜切斜置喷管出口推力波动幅度。

在本发明中，所述堵盖3选用铝合金1035材料。如图5所示，所述堵盖3为“盆”状结构，厚度为0.1～0.4mm，喉衬尾部粘接合适厚度的铝合金堵盖，提高了喷管出口推力的同步性。

根据本发明的第二方面，提供了一种喷气方法，该喷气方法通过上述第一方面所述的喷气装置实施。

实施例

实施例1

如图1～图3所示，喷气装置包括圆筒段、以及圆筒段后端周向均匀排布的3个斜切斜置喷管，喷管体1的圆筒段周向均布销钉孔，采用排销结构与前端发动机的燃烧室的壳体连接。喷管体1的圆筒段后端周向均匀布置3个斜置斜切喷管，采用一体化整体加工成型，合成推力沿喷管体的轴线方向，推力偏心≤3′。喷管体1内型面进行喷砂处理，并在喷管体1的A处与B处均匀喷涂胶粘剂，喉衬2与喷管体1在A处(斜切斜置喷管的入口处)粘接，堵盖3与喷管体1在B处粘接。喷管体1的中心处为台阶状壳体结构，用于放置发动机点火装置，台阶状壳体结构小端开设通孔4，用于使外部起爆装置与内部点火装置连接。喷管体1选用30CrMnSiA材料，喉衬2选用钨渗铜材料，堵盖3选用铝合金1035材料。

在本发明的实施例中，根据总体指标要求，设计相应的喷管体结构，明确了斜置斜切喷管的结构布局以及关键尺寸。3个斜置斜切喷管采用周向均匀布局，单个喷管扩张段轴线与喷管体轴线夹角取37°，喷管扩张段为锥形扩张段，扩张半角取15°。

采用3个斜切斜置喷管结构，分离发动机燃气从喷管体侧面排出，合成推力沿喷管轴线方向,实现了轴向推力需求，同时喷管出口高温燃气又不会对后舱段造成破坏。

采用3个斜置斜切喷管结构，一体化整体加工成型，推力偏心：≤3′；喉衬2的喉径前端为圆滑过渡段，圆滑过渡段后的喉径基本无变化；喉衬2的尾部粘接铝合金堵盖，堵盖采用“盆”状结构，厚度设计为0.2mm，提高了3个斜切斜置喷管出口推力的一致性。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种整体式具有多个斜切斜置喷管的喷气装置，其特征在于，包括喷管体（1）、喉衬（2）和堵盖（3），所述喷管体（1）为壳体结构，包括圆筒段、以及圆筒段后端周向均匀排布的3~10个斜切斜置喷管，发动机燃气从斜切斜置喷管中排出，合成推力沿喷管体（1）的轴线方向；所述喷管体（1）采用一体化整体加工成型，推力偏心≤3′；所述喷管体（1）的圆筒段周向均布销钉孔，采用排销结构与前端部件连接；

所述喉衬（2）粘结在斜切斜置喷管的入口处；所述堵盖（3）粘结在喉衬（2）的尾部；所述堵盖（3）为“盆”状结构，厚度为0.1~0.4mm；

所述斜切斜置喷管的扩张段为锥形扩张段，斜切斜置喷管扩张段轴线与喷管体（1）轴线的夹角为30°~60°，斜切斜置喷管扩张段的扩张半角为14°~18°；

所述喷管体（1）选用30CrMnSiA材料，所述喉衬（2）选用耐烧蚀钨渗铜材料，所述堵盖（3）选用铝合金1035材料。

2.根据权利要求1所述的喷气装置，其特征在于，所述喷管体（1）的中心处为台阶状壳体结构，用于放置发动机点火装置，台阶状壳体结构小端开设通孔（4），用于使外部起爆装置与内部点火装置连接。

3.根据权利要求1所述的喷气装置，其特征在于，所述喉衬（2）的喉径前端为圆滑过渡段，圆滑过渡段后的喉径相同。

4.一种喷气方法，其特征在于，该喷气方法通过权利要求1至3之一所述的喷气装置实施。

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