[發明專利]一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置

有效

• 申請號: 202110933132.X
• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113638823B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 李軍偉;田忠亮;占干;李春杰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置，屬于針閥式流量調節地面試驗領域。本發明的一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置，步進電機帶動直線位移裝置推動移動三角盤共同運動，所述針閥設置于所述喉襯的擴張段，所述喉襯與所述針閥相互配合，調節所述燃氣發生器的噴射流量。本發明在進行調節的過程中，可以實現幾種不同運動速度、不同移動位移任意組合，達到所需的實驗目的；針閥位于喉襯的擴張段，處于燃氣的逆流方向，使得本實驗裝置的密封更為簡單；本發明使用三個電機均布的方式共同驅動運動部分，使用三個電機可以減小整個裝置的空間占有率，運動過程中更穩定。

技術領域

本發明涉及一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置，屬于針閥式流量調節地面試驗領域。

背景技術

固體火箭發動機雖結構簡單，但可控性較差，推進劑裝藥一經點燃，就會按照預定的規律進行燃燒。在工作的過程中無法進行控制，不能調節工作過程中的推力大小，更不能隨意地停止或者多次啟動，這大大限制了固體火箭發動機的應用和發展。但是固體火箭發動機結構簡單，依然成為了眾多武器導彈上動力裝置的首選。變推力固體火箭發動機是發動機發展的熱點問題，而在眾多改變推力的方法中，利用針閥調節來改變等效喉部面積進而改變流量的方法是簡單有效的方法之一。

當前，固體火箭發動機的變流量調節技術大都是通過調節裝置運動改變等效喉部面積來實現的。針閥式變喉面調節具有可實現連續調節、調節范圍大、補償燒蝕等優點，但由于燃氣流量調節閥需要長期工作在高溫、高壓的燃氣中，因此系統設計面臨材料燒蝕、驅動密封、喉栓沉積等問題。二十世紀七十年代開始，國外就針對變推力固體火箭發動機進行了大量的理論與實驗研究，但是受到密封、材料燒蝕等實際情況的制約，進展較為緩慢。至八九十年代，隨著材料、密封、仿真計算軟件等技術的發展，對變推力固體火箭發動機的研究取得了一定進步。AMCOM與CFD研究公司(CFDRC)合作開發了喉栓發動機相關分析測試系統，圍繞材料選擇、性能預測和發動機控制系統等問題進行了設計。近些年來，國內相關單位航天動力技術研究院、航天科工集團第三研究院、國防科技大學、北京理工大學等單位圍繞燃氣流量調節系統原理分析、系統設計、數值模擬和試驗等方面進行了大量研究。然而由于材料、實驗手段的限制，變推力固體火箭發動機存在以下問題：1)閥體處于高溫、高壓的燃氣流中，閥體和噴管燒蝕嚴重；2)針閥大都位于噴管的收縮段，發動機的密封相對困難；3)部分發動機針閥驅動系統采用輔助液壓驅動方式，結構復雜，采用電子機械驅動方式結構大大簡化，消極質量相應也會減少。

發明內容

為了解決現有的針閥式流量可調燃氣發生器密封困難、結構復雜、不易集成等問題，本發明公開的一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置要解決的技術問題是實現針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗，具有如下優點：(1)針閥位于噴管的擴張段，密封容易；(2)選用三個電機進行驅動，驅動穩定，減少裝置空間占用率，結構對稱，方便布局；(3)結構簡單，可以重復使用。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種針閥式流量可調燃氣發生器地面試驗裝置，包括燃氣發生器及驅動機構，二者通過連接法蘭連接；所述燃氣發生器包括設置于噴射端的后端蓋及喉襯；所述的驅動機構包括運動部分和固定部分，所述運動部分包括外端蓋、移動三角盤、針閥和O型密封圈，外端蓋和針閥連接在移動三角盤上，三個直線位移裝置通過12個螺栓連接在大空腔法蘭上，運動部分靠步進電機帶動直線位移裝置推動移動三角盤共同運動；所述固定部分包括電木襯層、拉線位移傳感器、大空腔法蘭，直線位移裝置和軸承套通過螺釘固定在大空腔法蘭的一端；大空腔法蘭的另一端與連接法蘭相連，最終將整個驅動機構通過連接法蘭連接在所述燃氣發生器上，組成流量可調燃氣發生器；所述針閥設置于所述喉襯的擴張段，所述喉襯與所述針閥相互配合，調節所述燃氣發生器的噴射流量。

作為優選，所述后端蓋上開有溝槽，實現動密封。

作為優選，所述驅動機構包括三個直線位移裝置，三個所述直線位移裝置均布共同推動所述運動部分。

作為優選，所述針閥采用前端圓柱后端三角的構型。