[发明专利]一种喷管结构

说明书

一种喷管结构，属于固体火箭发动机技术领域，包括喉衬1、背衬2、绝热层3、喷管壳体4以及扩散段5。喉衬1与背衬2内孔配合，用于抗高温高压燃气直接冲刷，背衬2与绝热层3内孔配合，用于抗高温热烧蚀以及喉衬1直线段下游高温气流冲蚀，绝热层3与喷管内孔配合，用于抵抗高温气体向喷管壳体4的热传导，喷管壳体4用于提供喷管的结构强度，喷管壳体4扩张段表面具有宏观阵列凸起结构，用于连接喷管扩散段5，喷管扩散段5通过工装在喷管壳体4上模压成型，用于使高温高压燃气进一步膨胀做功，提供固体火箭发动机推力。本发明简化了喷管结构，降低了喷管重量，由于不存在销钉孔等结构，提高了喷管的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种喷管结构，特别是涉及一种扩散段基于壳体内表面阵列凸起穿刺连接的喷管结构，属于固体火箭发动机技术领域。

背景技术

喷管是固体火箭发动机的重要部件之一，用于将发动机燃烧室中产生的高温高压燃气进行膨胀加速排出做功，为火箭提供所需的推力。

喷管工况恶劣，需要承受高温高压燃气的直接冲蚀，以及高温燃气向喷管内部的热传导，喷管扩散段通常采用耐高温胶粘接到喷管壳体上，为防止喷管扩散段在高速燃气流作用下发生粘接失效而飞出的情况，喷管扩散段与喷管壳体间常通过销钉强化连接，但销钉连接部位在一定程度上减弱了扩散段的局部热防护性能，且实际中在加工销钉孔时容易发生销孔打穿问题。由于发动机总体尺寸包络和重量等因素的限制，喷管壳体和喷管扩散段非金属壁厚往往较薄，尤其喷管体积较小时，喷管壳体和喷管扩散段之间很难再通过销钉实现强化连接。实际工程中常通过喷管扩张段内表面喷砂或者激光毛化处理，增加喷管扩张段与非金属扩散段之间连接，但这只在一定程度上增加了粘接面积而增强连接，喷管强度仍难以满足实际使用要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种喷管结构，特别是一种扩散段基于壳体内表面阵列凸起穿刺连接的喷管结构，所述喷管结构包括：喉衬、背衬、绝热层、喷管壳体以及扩散段。所述喉衬与所述背衬内孔配合，用于抗高温高压燃气直接冲刷，所述背衬与所述绝热层内孔配合，用于抗高温热烧蚀以及所述喉衬直线段下游高温气流冲蚀，所述绝热层与喷管内孔配合，用于抵抗高温气体向所述喷管壳体的热传导，所述喷管壳体用于提供喷管的结构强度，所述喷管壳体扩张段表面具有宏观阵列凸起结构，用于连接所述喷管扩散段，所述喷管扩散段通过工装在所述喷管壳体上模压成型，用于使高温高压燃气进一步膨胀做功，提供固体火箭发动机推力。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种喷管结构，其特征在于，包括喉衬、背衬、绝热层、喷管壳体、扩散段；

所述喉衬位于所述背衬内，用于抗燃气流直接冲刷；所述喉衬和所述背衬均位于所述绝热层内，所述背衬用于抗所述喉衬下游燃气流冲蚀；所述喷管壳体套装在所述绝热层上，所述绝热层用于隔离所述喉衬和所述背衬向所述喷管壳体的热传导；所述扩散段的局部套装在所述喷管壳体内，所述喷管壳体在套装所述扩散段的表面设有凸起结构，所述扩散段在所述喷管壳体上直接模型成型；

所述喷管壳体用于支撑整个喷管结构。

优选的，所述喉衬内设有第一内孔；所述第一内孔分为两段，靠近燃气流来流的一段为收敛型面，远离燃气流来流的一段为直段型面。

优选的，所述喉衬与所述背衬通过粘接固连。

优选的，所述背衬内设有第二内孔，所述喉衬位于第二内孔内，所述背衬采用碳纤维酚醛材料制成。

优选的，所述背衬靠近燃气流来流的一端大于远离燃气流来流的一端，所述喉衬和所述背衬均位于所述绝热层内，所述背衬靠近燃气流来流的一端对所述背衬在所述绝热层内进行限位。

优选的，所述喷管壳体内设有第四内孔和扩张孔；所述第四内孔为台阶孔，用于对所述绝热层限位。