[发明专利]一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置

说明书

本发明涉及一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置，属于针阀式流量调节地面试验领域。本发明的一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置，步进电机带动直线位移装置推动移动三角盘共同运动，所述针阀设置于所述喉衬的扩张段，所述喉衬与所述针阀相互配合，调节所述燃气发生器的喷射流量。本发明在进行调节的过程中，可以实现几种不同运动速度、不同移动位移任意组合，达到所需的实验目的；针阀位于喉衬的扩张段，处于燃气的逆流方向，使得本实验装置的密封更为简单；本发明使用三个电机均布的方式共同驱动运动部分，使用三个电机可以减小整个装置的空间占有率，运动过程中更稳定。

技术领域

本发明涉及一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置，属于针阀式流量调节地面试验领域。

背景技术

固体火箭发动机虽结构简单，但可控性较差，推进剂装药一经点燃，就会按照预定的规律进行燃烧。在工作的过程中无法进行控制，不能调节工作过程中的推力大小，更不能随意地停止或者多次启动，这大大限制了固体火箭发动机的应用和发展。但是固体火箭发动机结构简单，依然成为了众多武器导弹上动力装置的首选。变推力固体火箭发动机是发动机发展的热点问题，而在众多改变推力的方法中，利用针阀调节来改变等效喉部面积进而改变流量的方法是简单有效的方法之一。

当前，固体火箭发动机的变流量调节技术大都是通过调节装置运动改变等效喉部面积来实现的。针阀式变喉面调节具有可实现连续调节、调节范围大、补偿烧蚀等优点，但由于燃气流量调节阀需要长期工作在高温、高压的燃气中，因此系统设计面临材料烧蚀、驱动密封、喉栓沉积等问题。二十世纪七十年代开始，国外就针对变推力固体火箭发动机进行了大量的理论与实验研究，但是受到密封、材料烧蚀等实际情况的制约，进展较为缓慢。至八九十年代，随着材料、密封、仿真计算软件等技术的发展，对变推力固体火箭发动机的研究取得了一定进步。AMCOM与CFD研究公司(CFDRC)合作开发了喉栓发动机相关分析测试系统，围绕材料选择、性能预测和发动机控制系统等问题进行了设计。近些年来，国内相关单位航天动力技术研究院、航天科工集团第三研究院、国防科技大学、北京理工大学等单位围绕燃气流量调节系统原理分析、系统设计、数值模拟和试验等方面进行了大量研究。然而由于材料、实验手段的限制，变推力固体火箭发动机存在以下问题：1)阀体处于高温、高压的燃气流中，阀体和喷管烧蚀严重；2)针阀大都位于喷管的收缩段，发动机的密封相对困难；3)部分发动机针阀驱动系统采用辅助液压驱动方式，结构复杂，采用电子机械驱动方式结构大大简化，消极质量相应也会减少。

发明内容

为了解决现有的针阀式流量可调燃气发生器密封困难、结构复杂、不易集成等问题，本发明公开的一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置要解决的技术问题是实现针阀式流量可调燃气发生器地面试验，具有如下优点：(1)针阀位于喷管的扩张段，密封容易；(2)选用三个电机进行驱动，驱动稳定，减少装置空间占用率，结构对称，方便布局；(3)结构简单，可以重复使用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的一种针阀式流量可调燃气发生器地面试验装置，包括燃气发生器及驱动机构，二者通过连接法兰连接；所述燃气发生器包括设置于喷射端的后端盖及喉衬；所述的驱动机构包括运动部分和固定部分，所述运动部分包括外端盖、移动三角盘、针阀和O型密封圈，外端盖和针阀连接在移动三角盘上，三个直线位移装置通过12个螺栓连接在大空腔法兰上，运动部分靠步进电机带动直线位移装置推动移动三角盘共同运动；所述固定部分包括电木衬层、拉线位移传感器、大空腔法兰，直线位移装置和轴承套通过螺钉固定在大空腔法兰的一端；大空腔法兰的另一端与连接法兰相连，最终将整个驱动机构通过连接法兰连接在所述燃气发生器上，组成流量可调燃气发生器；所述针阀设置于所述喉衬的扩张段，所述喉衬与所述针阀相互配合，调节所述燃气发生器的喷射流量。

作为优选，所述后端盖上开有沟槽，实现动密封。

作为优选，所述驱动机构包括三个直线位移装置，三个所述直线位移装置均布共同推动所述运动部分。

作为优选，所述针阀采用前端圆柱后端三角的构型。