[发明专利]直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置

说明书

技术领域

本发明属于固体火箭冲压发动机领域，特别是一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。

背景技术

固体火箭冲压发动机兼有冲压发动机和火箭发动机的优点，具有比冲高、体积小、重量轻、结构紧凑、工作可靠、成本较低等优点。为保证发动机具有最佳的工作性能和良好的推力调节能力，固体火箭冲压发动机应进行燃气流量调节。目前关于燃气流量调节的方案主要有固定流量式、壅塞式、非壅塞式和漩涡阀式四种。流量调节阀通常采用的构型有柱塞滑阀、旋转凸轮阀、旋转盘阀、锥阀等多种。针阀锥体的存在利用改善燃气速度的均匀性，助于燃气的扩散，提高了与空气掺混燃烧效果，提升了发动机的性能。传统驱动系统一般采用的有液压传动、气压传动、机电传动。根据工作环境及工作特点，固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置中，电机传动优于液压传动和气压传动。

哈尔滨工业大学鲍文、牛文玉等发明一种气动针阀型燃气流量调节阀的固体火箭冲压发动机的燃气流量调节系统（专利号200810075649.4）用于固体火箭冲压发动机的燃气流量，它主要是依靠气压传动驱动阀头运动来调节燃气流量。虽然有利于增加反馈但需要增加气源设备，结构复杂、响应速度慢，而且由于气体容易出现泄漏，在调节燃气流量的过程中，并不容易达到精确控制。西北工业大学王毅林提出了一种非同轴针阀型燃气流量调节系统，采用液压系统驱动，同样体积很大。直线电机省去了传统旋转电机将旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、体积小、精度高、工作可靠、烧蚀影响弱的直线电机直接驱动的锥阀式固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃气发生器设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套，直线电机设置在隔热衬套中，其中，直线电机动子固定在隔热衬套上，直线电机定子与阀杆的一端固连，阀杆的另一端与锥形阀头固连，锥形阀头伸入固体燃料燃气发生器的喷管内，阀杆靠近锥形阀头的一端的直径与隔热衬套内径相配合，且设有环形通槽，环形通槽内装有动密封件，燃气发生器后封头安装有压力传感器。

工作时，直线电机接受控制指令移动，带动阀杆和阀头做直线运动，利用阀头的锥台面改变了喷管喉部面积，进而改变燃气发生器内压力和固体推进剂燃速，实现控制燃气流量的效果。压力传感器为实现流量调节闭环控制提供反馈信号。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

1、本发明与分段装药等燃气流量调节方法相比可以实现燃气发生器燃气流量的精确、随机调节。

2、本发明与气压驱动等相比无需气源和气管路，结构简单，与普通伺服电机驱动相比，不需中间传动转换机构，质量轻、惯量低，无中间传动误差，精度高。

3、本发明阀杆与燃烧室内壳之间有衬套形成空腔，并采用组合密封件进行密封，保证了系统在高温、高压和高速气体流动环境下密封的可靠性。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置结构示意图。

具体实施方式

本发明一种直线电机驱动的固体火箭冲压发动机燃气流量调节装置，燃气发生器6设有内壳结构，内壳中空，装有隔热衬套3，直线电机设置在隔热衬套3中，其中，直线电机动子2固定在隔热衬套3上，直线电机定子1与阀杆4的一端固连，阀杆4的另一端与锥形阀头7固连，锥形阀头7伸入固体燃料燃气发生器6的喷管内，阀杆4靠近锥形阀头7的一端的直径与隔热衬套3内径相配合，且设有环形通槽，环形通槽内装有动密封件5，燃气发生器6后封头安装有压力传感器8。

直线电机定子1、阀杆4、锥形阀头7和固体燃料燃气发生器6可同轴布置。

直线电机可采用管式直线电机，管式直线电机采用稀土磁钢定子，管式直线电机的动子内设有线圈和位置反馈传感器件。

隔热衬套3为圆筒形结构，隔热衬套3两端凸出，凸出结构直径与燃气发生器6内壳的直径相同，隔热衬套3与燃气发生器6的内壳形成空腔，隔热衬套3内靠近直线电机动子2一端为方形通孔，与直线电机动子2相配合，另一端为圆形通孔。

阀头7一端周向设置三个环形槽，动密封件5包括高温密封石墨线和两组密封活塞环，从靠近阀头7一端开始依次在环形槽中设置两组密封活塞环和密封石墨线。