[發明專利]噴管系統

有效

• 申請號: 201810276714.3
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108590890B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 陳明亮;劉犇;吳煥鐘;周文元;陳夏超;劉淑群;陳泓宇
• 申請（專利權）人: 上海空間推進研究所
• 主分類號: F02K9/97
• 分類號: F02K9/97
• 代理公司: 31236 上海漢聲知識產權代理有限公司
• 代理人: 莊文莉<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明提供了一種噴管系統，包含噴管推力室與發動機噴管延伸段；發動機噴管延伸段包含延伸噴管部與延伸法蘭部，所述延伸噴管部與延伸法蘭部一體成型或緊固連接，延伸噴管部與延伸法蘭部均為回轉體，沿回轉軸軸向方向，延伸噴管部與延伸法蘭部相對反向擴張設置；延伸噴管部沿軸向方向的兩端分別形成第一大端部與第一小端部，第一小端部與延伸法蘭部相連，延伸噴管部與延伸法蘭部之間平滑過渡連接；延伸法蘭部上設置有光孔。本發明重量輕，可實現發動機減重30～50％；結構強度和剛度好，抗振動和沖擊性能強；可實現與金屬推力室法蘭連接，拆裝靈活，利于發動機產品裝配、測試、保管、運輸和使用。

技術領域

本發明涉及航天器推進系統技術領域，具體地，涉及一種噴管系統，特別是一種火箭發動機復合材料噴管延伸段與噴管系統。

背景技術

發動機是運載火箭、衛星等航天器的心臟，為航天器變軌調姿提供動力。噴管是火箭發動機的核心部件，將燃燒室內高溫燃氣的熱能轉化為動能，使發動機產生推力。為了提高火箭發動機的性能，通常需要采取增大噴管面積比方法，即采用噴管延伸段。

基于碳纖維預制體技術，提出了陶瓷基復合材料噴管延伸段的加工方法。通過芯模布置碳纖維，實現碳纖維預成型，即為碳纖維預制體。將碳纖維預制體放入先驅體聚合物溶液中浸漬，再浸漬過的預制體進行高溫裂解，先驅體聚合物分解成增強碳纖維結構。經反復多次浸漬-高溫裂解過程后，預制體硬化形成C/SiC陶瓷基復合材料。

縱觀國內外技術現狀，火箭發動機噴管延伸段多采用難容合金材料，如鈮鉿合金、鈮鎢合金、鉭鎢合金和錸銥材料，與金屬短噴管推力室焊接連接。難容合金材料噴管延伸段使用廣泛，技術成熟，但具有以下不足：1)因難容金屬材料密度大，噴管延伸段重量偏重；2)噴管延伸段壁厚相對較薄，抗振動和沖擊性能差；3)噴管延伸段焊接到發動機后，在裝配、測試、保管、運輸和使用過程中，易發生噴管延伸段磕碰問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種發動機噴管延伸段與噴管系統。

根據本發明提供的發動機噴管延伸段，包含延伸噴管部與延伸法蘭部，所述延伸噴管部與延伸法蘭部一體成型或緊固連接，延伸噴管部與延伸法蘭部均為回轉體，沿回轉軸軸向方向，延伸噴管部與延伸法蘭部相對反向擴張設置；

延伸噴管部沿軸向方向的兩端分別形成第一大端部與第一小端部，第一小端部與延伸法蘭部相連，延伸噴管部與延伸法蘭部之間平滑過渡連接；

延伸噴管部的內外壁面分別形成第一內型面、第一外型面；

延伸法蘭部上設置有光孔。

優選地，所述延伸法蘭部的內外壁面均為錐形曲面，延伸法蘭部的壁厚相等。

優選地，延伸法蘭部壁厚為2～10mm；延伸法蘭部回轉輪廓相對回轉軸夾角為25°～65°；多個光孔沿延伸法蘭部周向方向布置，光孔數量不少于4個。

優選地，所述第一內型面形成以下任一種結構：

--錐形噴管結構；

--雙圓弧噴管結構；

--鐘形噴管結構。

優選地，第一大端部橫截面直徑大于第一小端部橫截面直徑；

第一小端部的壁厚為4～8mm；第一大端部包含加厚部，所述加厚部的壁厚為3～5mm，第一大端部上除加厚部之外的其他部位的壁厚1～3mm。

優選地，所述延伸噴管部擴張比為60；所述加厚部的長度為5mm。

優選地，延伸噴管部與延伸法蘭部之間圓角光滑過渡，內側圓角半徑為3mm，外側圓角為10mm。

本發明還提供了一種噴管系統，包含噴管推力室與上述的發動機噴管延伸段；