[發明專利]一種防熱、承力功能分離的舵軸防熱結構

有效

• 申請號: 202010600411.X
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111924089B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 劉國仟;聶亮;李宇;王迅;劉宇飛;周禹;常園園;徐瑋;劉國良;陳政
• 申請（專利權）人: 北京臨近空間飛行器系統工程研究所
• 主分類號: B64C1/40
• 分類號: B64C1/40;B64C9/32
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種防熱、承力功能分離的舵軸防熱結構，包括：刷式熱密封圈和防熱環；防熱環固定安裝在艙體表面，防熱環的上表面設置有凸臺，防熱環中心開有通孔；舵軸穿過防熱環中心的通孔分別連接艙體和舵；舵軸與防熱環中心通孔不接觸；防熱環與舵軸之間的間隙采用刷式熱密封圈進行熱密封。舵朝向艙體表面一側設置有與防熱環的凸臺結構的形狀配合的凹槽結構；防熱環的總高度大于艙體和舵之間的縫隙；舵與防熱環之間不接觸。本發明實現舵軸部位承力、防熱功能分離，解決了舵軸部位承受嚴酷氣動加熱導致舵軸剛強度可靠性不確定的問題。

技術領域

本發明涉及一種防熱、承力功能分離的舵軸防熱結構，屬于舵軸防熱技術領域。

背景技術

飛行器的空氣舵是控制飛行器飛行姿態的重要部件，空氣舵在飛行姿態控制過程中需要不停的轉動控制飛行器的飛行姿態，所以，舵軸的剛強度是飛行器穩定控制的重要技術指標。無論是軍事領域還是民用領域，未來飛行器的發展方向都是“更快”，但是飛行器的速度達到一定速度后，飛行器各部位承受的氣動熱環境會隨著速度的增加而越來越嚴重，舵軸部位由于受到氣動干擾，其氣動熱比較嚴重，可能導致舵軸局部燒蝕或溫度過高引起舵軸剛強度下降，并且由于舵軸轉動，舵軸部位高速氣流的熱密封問題也是難點。

對于舵軸部位傳統防熱措施是采取耐燒蝕的復合材料舵軸設計或者采取金屬舵軸外設計復合材料防熱杯的措施。傳統防熱措施的缺點是由于舵軸部位的熱環境計算較為復雜，難以準確模擬，存在很大的不確定度，所以即使采取了復合材料舵軸或者防熱杯措施也難以預示實際工況下舵軸的剛強度，舵軸可靠性存在不確定性。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種防熱、承力功能分離的舵軸防熱結構，通過在舵軸周圍設置一圈凸出艙體外表面的防熱環的設計方案，實現舵軸部位承力、防熱功能分離，解決舵軸部位承受嚴酷氣動加熱導致舵軸剛強度可靠性不確定的問題。

本發明的技術方案是：

一種防熱、承力功能分離的舵軸防熱結構，包括：刷式熱密封圈和防熱環；

防熱環固定安裝在艙體表面；

防熱環的上表面設置有凸臺，防熱環中心開有通孔；

舵軸穿過防熱環中心的通孔分別連接艙體和舵；舵軸與防熱環中心通孔不接觸；防熱環與舵軸之間的間隙采用刷式熱密封圈進行熱密封；

舵朝向艙體表面一側設置有凹槽結構，所述凹槽結構與防熱環的凸臺結構的形狀配合；

防熱環的總高度大于艙體和舵之間的縫隙；

舵與防熱環之間不接觸，舵與防熱環之間縫隙與艙體和舵之間的縫隙相等；

舵軸與防熱環之間能夠相對旋轉。

舵軸側壁與防熱環中心通孔內壁之間的單邊間隙為2mm。

防熱環中心通孔的內壁安裝有刷式熱密封圈。

刷式熱密封圈沿徑向方向由外至內依次為：金屬環區域、纖維編織區域和纖維散毛區域。

刷式熱密封圈的金屬環區域固定連接防熱環中心通孔的內壁。

金屬環區域的材料為：不銹鋼。

纖維編織區域的材料為：石英纖維。

纖維散毛區域的材料為：石英纖維。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1)和現有舵軸自身被動式熱防護技術相比，本發明將舵軸高熱流轉移到防熱環上，舵軸本身的氣動熱載荷大幅度降低，減輕舵軸的防熱壓力；