[發明專利]發動機進氣道堵蓋及其開閉系統

有效

• 申請號: 201610607192.1
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN106121825B
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 朱舒揚
• 申請（專利權）人: 西安航天動力試驗技術研究所
• 主分類號: F02C7/042
• 分類號: F02C7/042;F02C7/057
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明屬于沖壓發動機自由射流試驗領域，具體涉及一種發動機進氣道堵蓋及其開閉系統。

背景技術

分離轉級試驗主要在自由射流試驗條件下模擬固體助推器與液體沖壓發動機的分離過程，保證固體助推器分離前后，沖壓發動機進氣道內的流態與真實進氣道比較接近。

在分離轉級試驗時，沖壓發動機處于高速模擬環境來流中。固體助推器分離前，要求沖壓發動機進氣道唇口前應有堵蓋遮擋并有一定的密封性要求(密封間隙不大于2mm)，以阻擋環境來流進入沖壓發動機進氣道。堵蓋開閉系統的堵蓋打開后，環境來流進入沖壓發動機進氣道，固體助推器在發動機進氣道內氣體壓力的作用下被推出，實現分離過程。為了模擬真實的發動機進氣道建壓過程，要求堵蓋開閉系統打開時間小于100ms。堵蓋開閉系統打開后，需要完全離開來流噴管出口截面。

現有的堵蓋開閉系統，當其堵蓋關閉時只能遮擋發動機進氣道唇口，漏氣間隙大；并且現有的堵蓋開閉系統，堵蓋打開時間最快達160ms，無法滿足性能需求。

發明內容

為了解決現有堵蓋無法滿足密封要求，且堵蓋打開時間超過100ms的問題，本發明提出一種發動機進氣道堵蓋及堵蓋開閉系統，在分離轉級試驗中，堵蓋關閉時的密封間隙僅2mm，堵蓋開閉系統僅需70ms即可將堵蓋完全打開，能實現沖壓發動機進氣道關閉和打開狀態的快速轉換。

本發明的技術方案是：

發動機進氣道堵蓋，包括封堵頭和連接桿；其特殊之處在于：

所述封堵頭為一端面繞發動機頭錐的中軸線旋轉而成的弧狀結構；

所述端面由一條曲線C、以及經同一點O分別連接曲線C兩端點的線段OM和線段ON組成；所述曲線C靠近發動機進氣道唇口；所述線段OM和線段ON繞所述中軸線旋轉后，形成氣動型面；

所述曲線C繞所述中軸線旋轉后，曲線C的始段形成第一側面，曲線C的中段形成第二側面，曲線C的末段形成第三側面；所述第一側面的形狀與發動機頭錐的下錐面相適配，所述第三側面的形狀與發動機進氣道唇口外壁相適配；所述第二側面與發動機進氣道唇口外壁之間有一定空隙，為封堵頭斜向下運動留出空間；堵蓋關閉時，所述第一側面和第三側面均與封堵頭相貼合；

通過所述點O的水平線，將所述端面的∠MON分為兩部分，其中靠近發動機頭錐部分為上角，另一部分為下角；所述上角值為14°～20°；所述下角值為16°～17°；

沿氣流方向，所述封堵頭的投影面完全覆蓋發動機進氣道唇口。

基于上述基本結構，本發明針對所述封堵頭還作出如下優化和限定：

上述上角為20°，下角為17°。

上述曲線C的中段和末段相交處為圓弧過渡，所述圓弧的圓心距發動機進氣道唇口的距離為16mm～23mm。

本發明同時提供了一種采用上述發動機進氣道堵蓋的堵蓋開閉系統，其特殊之處在于：所述堵蓋開閉系統還包括滾動滑槽、第一支撐座、動力氣缸和鎖緊氣缸；

所述堵蓋的連接桿穿過滾動滑槽后與動力氣缸的氣缸桿銷軸連接；

所述第一支撐座的上端與滾動滑槽的下端面固連；

所述動力氣缸以中間軸銷形式固定在第一支撐座上；

所述鎖緊氣缸固定安裝在滾動滑槽的第一側壁上，用于鎖緊所述連接桿。

上述鎖緊氣缸和連接桿間采用插銷方式鎖緊；上述第一側壁和連接桿上，與鎖緊氣缸的氣缸桿對應位置處開設有孔或槽。

上述鎖緊氣缸的氣缸桿處設置有萬向撓性件。

上述堵蓋開閉系統還包括設置在滾動滑槽的第二側壁上的第二支撐座。

本發明具有如下有益效果：

本發明的堵蓋，其封堵頭的密封結構巧妙地利用了發動機進氣道唇口的外壁面以及發動機頭錐的下錐面，通過第一側面、第二側面和第三側面整體形成的一半包圍結構將發動機進氣道唇口包裹，且該半包圍結構的兩端分別與發動機頭錐的下錐面和發動機進氣道唇口外壁面緊密貼合，當堵蓋關閉時，密封間隙≤2mm，能有效阻止氣流進入發動機進氣道。

本發明封堵頭迎風面(邊OM和ON繞發動機頭錐中軸線旋轉而成的面)為一氣動型面，這種設計一方面能減小作用在迎風面上的氣動力，從而保證封堵頭在高速大流量氣流沖擊下的強度和剛度，并且減小了封堵頭運動的摩擦力；另一方面能產生大小合適的推動堵蓋運動的附加作用力。本發明巧妙的利用附加氣動力(氣動力計算如下表1所示)為堵蓋運動提速，堵蓋在動力氣缸的作用下，快速打開，打開時間＜100ms，最快時僅70ms。

表1

附圖說明