[发明专利]一种可摇摆火箭发动机的新型转轴结构

说明书

本发明公开了一种可摇摆火箭发动机的新型转轴结构，包括转轴、轴盖板和轴管嘴，所述转轴下端与轴盖板焊接形成转轴内部的推进剂集液腔道；所述转轴上端设置键接口，用于连接提供扭矩的电机，上键接口下方设置轴承接口，轴承接口下方设置两段密封面，两段密封面与动密封结构连接，且两段密封面之间设置若干推进剂进口；所述转轴与轴管嘴焊接，推进剂由推进剂进口流入推进剂集液腔道，由轴管嘴流出。本发明的转轴结构与发动机燃烧室收敛段贴合度高，有利于提升焊接质量；本发明的转轴结构同时具有推进剂流动通道功能，使发动机结构紧凑，外形美观；对于发动机来说，可取消摇摆软管，全部采用金属硬管，有利于发动机布置热控装置。

技术领域

本发明涉及航天器推进系统技术领域，具体涉及一种可摇摆火箭发动机的新型转轴结构。

背景技术

随着航天事业的不断发展，运载火箭、卫星等航天器对多功能火箭发动机的研制需求与日俱增，可摇摆发动机是多功能火箭发动机的一个重要发展方向。根据轨道转移或姿态控制要求，可摇摆发动机可实现相应方向的摆动，从而使推力矢量发生偏转，产生所需要的控制力。

初期的火箭发动机均为固定式结构布局，不具备摇摆功能。随着发动机技术的进步，环绕式金属软管布局的摇摆发动机广泛应用，在推进剂供应管路上设置摇摆软管，以保持发动机摇摆工作时推进剂连续供应，这种可摇摆发动机布局具有结构布局简单、易于工程实现的优点，但其轮廓尺寸较大，布局松散，对摇摆软管的可靠性要求较高，且无法根本解决软管的热控实施问题。基于转轴动密封技术，提出了轴套式金属硬管布局的可摇摆发动机布局方法，通过集成推进剂流动通道和发动机摇摆结构，实现发动机摇摆功能，解决热控实施难题，并进一步简化管路结构，提高摇摆工作可靠性。

纵观国内外技术现状，可摇摆火箭发动机的转轴仅具有结构支撑和传递摇摆扭矩的作用，主要应用于环绕式金属软管布局的摇摆发动机，无法应用于轴套式金属硬管布局的可摇摆发动机。

发明内容

针对上述需求，本发明提供了一种可摇摆火箭发动机的新型转轴结构，可以实现与发动机燃烧室收敛段焊接固定，可以集成伺服电机扭矩传递和推进剂流动通道功能。

本发明具体通过以下技术方案实现：

一种可摇摆火箭发动机的新型转轴结构，包括转轴、轴盖板和轴管嘴，所述转轴下端与轴盖板焊接形成转轴内部的推进剂集液腔道；所述转轴上端设置键接口，用于连接提供扭矩的电机，键接口下方设置轴承接口，轴承接口下方设置两段密封面，两段密封面与动密封结构连接，且两段密封面之间设置若干推进剂进口；所述转轴与轴管嘴焊接，推进剂由推进剂进口流入推进剂集液腔道，由轴管嘴流出。

进一步地，所述键接口的类型包括花键、平键和楔形键。

进一步地，所述轴承接口为外圆柱面，轴承接口的外圆范围Φ10～Φ50mm。

进一步地，所述两段密封面的外圆范围Φ15～Φ55mm，密封面的粗糙度精度要求Ra0.1～1.6。

进一步地，所述转轴下方设置焊接接口，与发动机燃烧室收敛段贴合，焊接接口为回转曲面，回转半径R2和R3范围30～150mm。

进一步地，所述推进剂进口为多个径向孔，孔数范围3～9，孔径范围Φ3～Φ9mm；推进剂出口孔径范围Φ5～Φ20mm。

由于采用了以上的技术方案，使得本发明具有以下的优点：

1)转轴结构与发动机燃烧室收敛段贴合度高，有利于提升焊接质量；2)转轴结构同时具有推进剂流动通道功能，使发动机结构紧凑，外形美观；3)对于发动机来说，可取消摇摆软管，全部采用金属硬管，有利于发动机布置热控装置。

本发明可应用于轴套式金属硬管布局的可摇摆发动机，集成推进剂流动通道和发动机摇摆结构，实现发动机摇摆功能，解决热控实施难题，并进一步简化管路结构，提高摇摆工作可靠性。