[发明专利]一种可分离式导流管对接装置

说明书

本发明提供了一种可分离式导流管对接装置，适用于存在相对位移的导流管组件与发动机之间的动态热密封，具有发动机引流效果好、抗高热流、热密封安全可靠的特性，包括：导流管组件、弹性隔热垫支架组件，导流管组件与弹性隔热垫支架组件分别安装在可连接分离的背罩结构与着陆平台结构上，通过压缩作用对接形成热密封面，满足发动机引流和气动热防护要求，同时能够伴随背罩结构与着陆平台结构的解锁分离而可靠分离。

技术领域

本发明提出了一种可分离式导流管对接装置，属于热防护系统的动态热密封设计领域。

背景技术

我国首次火星探测任务将通过一次发射实现火星环绕和着陆巡视，对火星开展全球性、综合性的环绕探测，在火星表面开展区域巡视探测。火星探测器由环绕器和着陆巡视器组成。环绕器携带着陆巡视器完成地火转移、火星捕获、降轨机动等飞行过程，然后释放着陆巡视器。着陆巡视器由进入舱和火星车组成。着陆巡视器与环绕器分离后按照预定的进入姿态进入火星大气，经过多级减速后以软着陆的方式着陆到火星表面，随后坡道机构展开，火星车驶离着陆平台，完成巡视探测任务。

火星探测器各力学工况下，导流管组件与发动机存在一定的相对位移；此外，在火星探测器进入火星的过程中，在背罩与着陆平台分离前，着陆平台上的部分姿控发动机需要工作，因此需要一种可分离式导流管对接面设计兼顾主动段振动工况下的承载能力、火星进入过程中的气动热防护能力、发动机工作时的导流要求、以及背罩与着陆平台分离过程的安全性问题。因此可分离式导流管对接装置需要能够满足以下要求：

1.导流管组件应与发动机外部的弹性隔热垫支架组件紧密贴合，保证发动机燃气流完全引流到舱外，不能进入舱内；保证在进入火星进行气动减速的过程中没有气动热流进入舱内；

2.确保在发射段、在轨段、进入火星过程中及背罩与着陆平台分离过程中，不对发动机产生破坏；

3.能够可靠分离，确保不影响背罩与着陆平台分离的安全性。

目前存在相对位移的发动机对接面的动态热密封方面，国内外采用不同的技术方案，无可供借鉴的设计方法，因此在火星探测器设计中，需要针对需求开展研究工作。

发明内容

本发明需解决的技术问题：本发明提供了一种可分离式导流管对接装置，针对发动机引流要求和气动防热要求，导流管组件与发动机外部的弹性隔热垫支架组件之间的压缩回弹设计能够使得该对接面在相应的力学工况下紧密贴合，且内腔引流通道设计能够避让并耐受高温燃气流作用。针对发射段、在轨段、以及、进入火星过程中及背罩与着陆平台分离过程，该装置应具备一定的缓冲隔振作用，且在极限力学工况下不得与发动机发生磕碰。针对可靠分离要求，该装置在分离过程中不得出现钩挂问题。

本发明所采用的技术方案是：一种可分离式导流管对接装置，包括：导流管组件和弹性隔热垫支架组件；

若干导流管组件分别安装在背罩结构上；若干弹性隔热垫支架组件分别套装在发动机外部，安装在着陆平台结构上；导流管组件和弹性隔热垫支架组件的安装位置一一对应；

导流管组件包括导流锥管和安装法兰；导流锥管通过安装法兰的连接孔安装在背罩结构上；弹性隔热垫支架组件包括隔热垫、波形弹簧、支架；支架安装在发动机外部；波形弹簧的内圈与隔热垫密封配合构成弹性隔热垫，弹性隔热垫安装在支架上部的安装槽内。

导流锥管为回转体结构，沿中心轴开有圆锥形的通孔，圆锥形通孔的半锥角为10°，导流锥管采用中密度烧蚀防热材料。

导流锥管的壁面为变厚度壁面，从小端到大端厚度由14.5mm变至8mm。

导流锥管胶接在安装法兰的中心孔处。

支架的材料为耐高温不锈钢。

隔热垫由耐高温石英布和镍丝编织缝合而成，采用耐高温不锈钢圆环作为内衬和外衬，整体为中空的T形圆环结构。