[發明專利]固沖發動機電機驅動旋轉盤閥式燃氣流量調節裝置

有效

• 申請號: 202111428904.0
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114198221B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 齊勝舉;陳雄
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: F02K7/18
• 分類號: F02K7/18;F02C7/22;F02C9/32;F02C9/26
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱沉雁

本發明公開了一種固沖發動機電機驅動旋轉盤閥式燃氣流量調節裝置，包括燃氣發生組件、固定閥組件、動閥組件、調流倉殼體和伺服電機。調流倉殼體的輸入端敞口，輸出端封閉，且輸出端的中心開有第一通孔，調流倉殼體的輸入端與燃氣發生組件的外壁固連，兩者之間形成調流倉，固定閥組件、動閥組件和伺服電機均設置于調流倉內，動閥組件的輸出端與第一通孔間隙配合，伺服電機通過電機支架固定在燃氣發生組件上，伺服電機為動閥組件提供動力。本發明采用改變腰孔的通氣面積控制燃氣流量，使燃氣發生器喉部面積關于電機角度呈線性關系，減小了控制系統的非線性，能夠提高控制精度。

技術領域

本發明屬于固體火箭沖壓發動機領域，特別是一種固體火箭沖壓發動機電機驅動旋轉盤閥式燃氣流量調節裝置。

背景技術

固體火箭沖壓發動機是一種將空氣沖壓入補燃室中，并利用空氣中的氧和燃氣發生器中產生的一次燃氣進行摻混燃燒的動力裝置。具有比沖高、結構緊湊、工作可靠、機動性強等優點，能夠最大限度滿足新一代戰術導彈對動力裝置的需求。為了使一次燃氣在補燃室中和空氣充分摻混燃燒，使發動機具有最佳的工作性能，并且實現發動機的推力可調，必須對燃氣發生器的燃氣流量進行調節。目前關于燃氣流量調節的方法主要有固定流量式調節、變燃速式調節、非雍塞式調節、雍塞式調節。其中壅塞式調節，可控性強，精確度高，很多國家均采用此種調節方式控制燃氣流量。

目前壅塞式調節方式主要采用控制燃氣發生器喉部面積的方法來調節燃氣流量，主要通過控制流量調節閥改變燃氣發生器喉部面積，現在常用的流量調節閥有柱塞閥、轉軸閥、旋轉滑盤閥、旋轉凸輪閥、錐閥等。流量調節閥的驅動主要有液壓驅動、氣壓驅動和機電驅動等。

發明專利CN111577484A公開了一種管狀的旋轉噴管閥燃氣流量調節裝置。此發明包括燃氣發生器固定部、旋轉部和補燃室固定部，旋轉部位于兩個固定部之間，通過旋轉部的轉動改變燃氣發生器固定部的有效噴氣面積，從而實現流量調節。但此結構旋轉部體積和慣性較大，對電機的輸出功率、加減速性能和控制算法的設計有較高的要求，不利于對燃氣流量的精確控制。同時整個結構的隔熱密封設計，增大了彈體的消極質量和電機負載。另外燃氣發生器喉部未直接與補燃室相連，燃氣從喉部噴出后，流管面積突然增大之后逐漸減小，可能出現回流、湍流現象，不利于燃氣噴射，容易在旋轉部造成大量沉積；實用新型專利CN207018106U公開了一種固體火箭沖壓發動機燃氣流量調節裝置，在柱塞閥氣缸內放置火藥，并利用火藥燃燒實現柱塞的進給運動，這種閥對柱塞的抗燒蝕性能要求高，而且無法實現精確控制；專利CN106121865A公開了一種固體火箭沖壓發動機燃氣流量自動調節裝置，流量調節閥采用柱塞式流量調節閥，并利用補燃室中的氣壓作為驅動改變喉部面積，雖然結構簡單，但補燃室中氣壓并不穩定，無法實現精確控制，閥的氣缸內熱防護較為困難；專利CN103410632A公開了一種滑盤閥式流量可調裝置，但其結構密封設計、隔熱設計均較差，而且喉部面積變化是非線性的，提高了控制的難度。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電機驅動的旋轉盤閥式固體火箭沖壓發動機燃氣流量調節裝置，以實現燃氣流量的精確控制。

實現本發明的技術解決方案為：一種固沖發動機電機驅動旋轉盤閥式燃氣流量調節裝置，包括燃氣發生組件、固定閥組件、動閥組件、調流倉殼體和伺服電機；調流倉殼體的輸入端敞口，輸出端封閉，且輸出端的中心開有第一通孔，調流倉殼體的輸入端與燃氣發生組件的外壁固連，兩者之間形成調流倉，固定閥組件、動閥組件和伺服電機均設置于調流倉內，動閥組件的輸出端與第一通孔間隙配合，伺服電機通過電機支架固定在燃氣發生組件上，伺服電機為動閥組件提供動力。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：

(1)本發明充分考慮了整體的密封性和隔熱性問題，使得動閥組件和固定閥組件、調流倉殼體連接時能夠采用間隙配合的方式，大大減小了由于密封所帶來的阻尼較大的問題，并且通過有效的密封和隔熱設計，保證良好的密封性和隔熱性的同時，能有效減小輕閥體的質量。