[发明专利]一种出口面积可调的发动机喷管结构与控制方法

权利要求书

1.一种出口面积可调的发动机喷管结构，其特征在于，包括：在收敛段壳体(2)上，喷管(16)的外围加工有多个泄压孔(3)，用于连接发动机燃烧室(1)与外部环境；泄压齿轮盘(4)为具有中心孔的齿轮，其通过中心孔安装在喷管(16)上，并紧贴收敛段壳体(2)外侧，泄压齿轮盘(4)上围绕中心孔也设置有多个泄压孔(3)，其位置与收敛段壳体(2)上泄压孔(3)对应；电动机(10)和驱动齿轮(9)固定在收敛段壳体(2)或者燃烧室(1)的外表面上，驱动齿轮(9)与泄压齿轮盘(4)的齿互相啮合；电动机(10)带动驱动齿轮(9)转动，进而带动泄压齿轮盘(4)转动。

2.如权利要求1所述的一种出口面积可调的发动机喷管结构，其特征在于，还包括压强传感器(14)、航行体综合控制系统(15)以及信号处理器(11)；压强传感器(14)穿过发动机壳体伸入发动机燃烧室(1)，用于测试燃烧室(1)内的压力；信号处理器(11)接收压强传感器(14)采集的燃烧室压强，并根据该压强对电动机(10)进行控制，以带动泄压齿轮盘(4)转动；

航行体综合控制系统(15)与电动机(10)通过信号线连接，根据航行器的航速对电动机(10)进行控制，以带动泄压齿轮盘(4)转动。

3.如权利要求1所述的一种出口面积可调的发动机喷管结构，其特征在于，喷管(16)的外表面沿长度方向加工两个台阶，泄压齿轮盘(4)通过间隙配合安装在第一个台阶上；喷管外套筒5通过过盈配合的方式安装在第二个台阶上，并将泄压齿轮盘(4)挤压在收敛段壳体(2)的外表面上，保证两者之间的密封性。喷管(16)的最外侧加工有螺纹，安装有两个管外螺母6，配合喷管外套筒5用于对泄压齿轮盘(4)的限位。

4.如权利要求1所述的一种出口面积可调的发动机喷管结构，其特征在于，电动机(10)通过电机支架13固定在燃烧室(1)的壳体上，驱动齿轮(9)通过中心孔安装在电动机(10)的电机轴上，电机轴套筒套装在电机轴上，电机轴外表面带有螺纹，安装两个电机螺母(7)，配合电机轴套筒(8)对驱动齿轮(9)进行限位。

5.如权利要求1所述的一种出口面积可调的发动机喷管结构，其特征在于，还包括电磁阀(12)，用于控制电动机(10)与供电电源之间的通断。

6.一种基于权利要求2、3、4或者5所述的出口面积可调的发动机喷管结构的控制方法，其特征在于，包括：

1)、调整发动机收敛段壳体(2)与泄压齿轮盘(4)上泄压孔(3)的相对位置，使收敛段壳体(2)上泄压孔(3)被泄压齿轮盘(4)封闭；

2)、发动机发出点火指令，发动机内推进剂被点燃；

3)、压强传感器(14)实时检测燃烧室压强，如果压强超过设定的阈值，信号处理器(11)向控制电动机(10)发出信号，控制泄压齿轮4转动，改变其与收敛段壳体(2)的相对位置，使收敛段壳体(2)上的泄压孔(3)与泄压齿轮4上的泄压孔(3)相连通，完成泄压；

4)、航行器点火完成后：

当航行体综合控制系统(15)对电动机(10)有控制优先权时，航行体综合控制系统(15)中设定目标航速，控制系统中的监测计算模块根据监测的航行器的航行速度，如果超过目标航速，通过控制电动机(10)改变齿轮盘(4)的位置，使燃烧室内部分高温高压气体产物从泄压口3排出，减小发动机推力，完成航行体的降速航行目的；

当信号处理器10对电动机(10)有控制优先权时，对燃烧室目标压强进行设定，根据压强传感器(14)的监测信号，对泄压齿轮(4)与收敛段壳体(2)的相对位置进行调节，以调节喷管出口面积，使得燃烧室保持目标压强。