[发明专利]一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管

说明书

本发明提供一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，包括：前法兰、上柔性接头、中法兰、下柔性接头以及固定体；其中，所述上柔性接头两端分别固定连接前法兰以及中法兰，所述下柔性接头两端分别固定连接中法兰以及固定体，所述上柔性接头以及下柔性接头均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。本发明充分考虑了疲劳性能对柔性喷管破坏的影响，通过对柔性喷管结构合理的改进，能够有效提高柔性喷管的使用寿命。

技术领域

本发明主要涉及固体火箭柔性喷管零部件的技术领域，具体是一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管。

背景技术

固体火箭发动机是现如今各种导弹武器的主要动力装置，其在航天领域也有着广泛的应用，其性能往往也决定着航天飞行器的总体性能。柔性喷管是固体火箭发动机最主要的部件之一，是发动机能量转换及实现推力方向控制的装置。喷管的可靠性关系到飞行器能否正常工作。柔性喷管实际上是一种借助于柔性接头实施喷管摆动，以达到推力方向控制目的的摆动喷管，它通常由活动体、固定体，柔性接头及作动器组成的。柔性喷管实际上就是一个通过层压柔性接头，装在火箭发动机后封头上的喷管，它是由许多同心球形截面的弹胶层和薄金属板组成，并弯曲形成柔性的夹层结构，这个接头轴向刚度很大，在侧向却很容易偏转，因此，适用于固体火箭发动机使用，

发动机在工作过程中，柔性喷管摆心是球环状弹性件组和增强件组同心球球心，弹性件组是一种粘弹性材料，在受压情况下，会发生较大的应变，增强件组也会产生变形，导致柔性喷管在摆动过程中摆心的变化。由于弹性件是超弹性材料，因超弹性材料的特性(不可压缩性、内部存在前兆体)，所以在工作时容易产生疲劳破坏(弹性件易发生裂纹扩展性破坏，增强件易产生高频圆周波屈曲及体积压缩破坏)。

因此，如何基于固体火箭发动机柔性喷管疲劳相关参数，合理设置柔性喷管的结构是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，通过变截面的弹性件以及增强件可以有效减少固体火箭发动机系统的消极质量，提高系统的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，其特征在于，包括：前法兰、上柔性接头、中法兰、下柔性接头以及固定体；其中，所述上柔性接头两端分别固定连接前法兰以及中法兰，所述下柔性接头两端分别固定连接中法兰以及固定体，所述上柔性接头以及下柔性接头均是由具有一定厚度的弹性件和增强件交替粘结而成，且所述弹性件以及增强件为变截面。

所述的弹性件以及增强件是具有公共几何转动中心，不同半径的球形截面环，每个截面的厚度均不相同，从而形成所述变截面。

所述弹性件以及增强件的变截面结构满足：基于喷管的疲劳性能，在易发生疲劳破坏的位置增大截面厚度，在产生较小疲劳破坏的位置减小截面厚度。

所述前法兰外周面为球面，所述上柔性接头上部内周面为球面并与前法兰外周固定连接，所述上柔性接头下部外周面为球面，所述中法兰上部内周面为球面并与上柔性接头下部外周固定连接，所述中法兰下部内周面为球面，所述下柔性接头上部外周面为球面并与中法兰下部内周面固定连接，所述下柔性接头下部内周面为球面，所述固定体上部外周面为球面并与下柔性接头下部内周面固定连接，固定体底部为圆盘式结构。

所述弹性体由天然橡胶制成，所述增强件由高强度薄金属板制成。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种固体火箭发动机变截面双柔性喷管，通过变截面的弹性件以及增强件可以有效减少固体火箭发动机系统的消极质量，提高系统的使用寿命；整体结构后不采用后法兰，能够减少不必要的消极质量，且后法兰与固定体的连接产生的问题，如松动产生系统误差等不会出现。

附图说明