本技術(shù)屬于航空航天，具體涉及一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的高度非適應(yīng)性損失可達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)總能量損失的15％，極大地制約著噴管作用的揮發(fā)。為了提升火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的推力性能，達(dá)到對(duì)其工作過(guò)程中由背壓變化所導(dǎo)致的推力性能損失進(jìn)行補(bǔ)償?shù)哪康?，高度補(bǔ)償噴管受到了科學(xué)與工程界的廣泛關(guān)注。其中可滲透噴管是一種新型高度補(bǔ)償噴管，具備無(wú)移動(dòng)部件、連續(xù)高度補(bǔ)償、流動(dòng)自調(diào)節(jié)等特點(diǎn)。當(dāng)飛行高度較低時(shí)，噴管壁面內(nèi)外的壓差較大，外界高壓大氣通過(guò)可滲透段進(jìn)入噴管內(nèi)部，提高噴管內(nèi)壁面壓強(qiáng)，減緩或改善大擴(kuò)張比噴管內(nèi)部過(guò)膨脹現(xiàn)象，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)推力。噴管內(nèi)外氣體壓差隨著飛行高度變化而變化，但可滲透噴管始終通過(guò)壓差調(diào)節(jié)噴管內(nèi)壁面壓強(qiáng)，從而改變噴管內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)噴管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)與飛行高度的匹配?？蓾B透噴管利用這種自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)理獲得連續(xù)的高度補(bǔ)償能力。當(dāng)飛行高度超過(guò)一定高度時(shí)，外界大氣壓強(qiáng)小于可滲透噴管內(nèi)燃?xì)鈮簭?qiáng)，噴管內(nèi)會(huì)有燃?xì)獾奈⒘啃钩觯瑥亩鴮?duì)噴管的高空推力造成負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型的目的是為了解決可滲透噴管高空時(shí)，噴管內(nèi)會(huì)有少量燃?xì)庑钩?，?dǎo)致高空推力性能較差的問(wèn)題，提供一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，該磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)的設(shè)置使可滲透噴管在高空飛行工況下能夠封閉可滲透段處的小孔，提高可滲透噴管的高空性能，增大可滲透噴管的有效工作空域。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案如下：

3、一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，所述磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)包括噴管殼體、可滲透段、平頭定位銷(xiāo)孔、旋轉(zhuǎn)段、圓臺(tái)微孔、釹鐵硼永磁體、固定段、平頭定位銷(xiāo)、可滲透微孔，如圖1和圖2所示；

4、在可滲透噴管(非金屬材料制成，如c/sic陶瓷基復(fù)合材料)的可滲透段上沿外側(cè)割去一定厚度的復(fù)合材料，外側(cè)形成凹槽，使得該處可滲透段管壁要薄于其它部分的噴管壁，在此基礎(chǔ)上，在可滲透段上安裝兩段與噴管被切割部分相同材料相同形狀的弧形片，兩段弧形片與可滲透噴管緊密貼合，較長(zhǎng)的一段弧形片與可滲透段之間不固定，可以繞可滲透段旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)其為旋轉(zhuǎn)段；較短的一段弧形片稱(chēng)其為固定段。

5、所述可滲透段上沿外側(cè)割去一定厚度材料，形成凹槽；所述凹槽用于設(shè)置旋轉(zhuǎn)段和固定段，旋轉(zhuǎn)段能夠繞可滲透段旋轉(zhuǎn)，固定段相對(duì)可滲透段固定；固定段與可滲透段可一體形成，也可先生產(chǎn)固定段，然后與可滲透段進(jìn)行固定；

6、所述旋轉(zhuǎn)段和固定段之間留有一定的縫隙，在縫隙兩側(cè)每隔一定角度各安裝一塊釹鐵硼永磁體，永磁體鑲嵌于旋轉(zhuǎn)段和固定段上，相互錯(cuò)開(kāi)；所述固定段與旋轉(zhuǎn)段的縫隙兩側(cè)的磁極互異；旋轉(zhuǎn)段和固定段之間必須留有一定縫隙，因?yàn)槿绻潭ǘ魏托D(zhuǎn)段接觸，在摩擦力的作用下，旋轉(zhuǎn)段可能旋轉(zhuǎn)不了預(yù)期的角度。當(dāng)然寬度應(yīng)盡量小，應(yīng)保證在磁體之間作用力不會(huì)因?yàn)榫嚯x而明顯減弱。相鄰永磁體之間的角度不固定，例如120°、90°、60°等，但需要保證各對(duì)磁體不會(huì)相互影響，可以適當(dāng)增加磁體的對(duì)數(shù)。

7、所述旋轉(zhuǎn)段開(kāi)有圓臺(tái)微孔，所述可滲透段開(kāi)有可滲透微孔，圓臺(tái)微孔與可滲透微孔一一對(duì)應(yīng)以保證空氣的順利流通；

8、在旋轉(zhuǎn)段和可滲透段靠近喉部的一側(cè)均開(kāi)有一圈平頭定位銷(xiāo)孔，且一一對(duì)應(yīng)，用來(lái)安裝平頭定位銷(xiāo)；所述平頭定位銷(xiāo)貫穿旋轉(zhuǎn)段與可滲透段，貫穿時(shí)兩者不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

9、進(jìn)一步地，相匹配的每對(duì)釹鐵硼永磁體錯(cuò)開(kāi)的間隔小于10°，保證在轉(zhuǎn)動(dòng)后，可滲透段與旋轉(zhuǎn)段的孔全不連通，燃?xì)鉄o(wú)法泄露，如圖6所示。

10、進(jìn)一步地，所述圓臺(tái)微孔的開(kāi)孔數(shù)量、開(kāi)孔大小與可滲透段微孔相同且一一對(duì)應(yīng)，如圖5所示。

11、進(jìn)一步地，如圖4所示，平頭定位銷(xiāo)長(zhǎng)度(不計(jì)頭部)等于或小于噴管殼體厚度，其長(zhǎng)度設(shè)置的目的是使內(nèi)部型面盡可能平滑。

12、進(jìn)一步地，所述平頭定位銷(xiāo)與平頭定位銷(xiāo)孔之間涂有適用于金屬材料粘結(jié)的熱熔膠，保證平頭定位銷(xiāo)在噴管運(yùn)輸、安裝等過(guò)程中不會(huì)掉落。

13、進(jìn)一步地，所述可滲透段和旋轉(zhuǎn)段每隔10°設(shè)置一排微孔和一個(gè)平頭定位銷(xiāo)孔。

14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：

15、1.與現(xiàn)有的可滲透噴管相比，采用該磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)的可滲透噴管能夠在高空飛行工況下封閉可滲透段，阻止燃?xì)獾耐庑梗苊饬烁呖招阅軗p失，從而比無(wú)該結(jié)構(gòu)的可滲透噴管擁有更優(yōu)秀的高空飛行能力。

16、2.在低空飛行工況下，可滲透段可以正常工作，該結(jié)構(gòu)不影響可滲透噴管的低空推力補(bǔ)償性能。

17、3.采用該磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)可滲透噴管的高空微孔閉合技術(shù)是一種被動(dòng)調(diào)節(jié)技術(shù)，閥門(mén)的閉合完全由永磁體的磁力所驅(qū)動(dòng)，不需要額外的控制系統(tǒng)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

18、4.用該閥門(mén)結(jié)構(gòu)的可滲透噴管的性能在低空段與原可滲透噴管接近，高空段優(yōu)于原可滲透噴管，擁有更好的全彈道性能。

19、5.該結(jié)構(gòu)主要改變了噴管的外部型面，對(duì)噴管的內(nèi)部型面影響較小，能夠保證內(nèi)部型面的平滑，不會(huì)產(chǎn)生額外的流動(dòng)損失。

技術(shù)特征：

1.一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)包括噴管殼體(1)、可滲透段(2)、平頭定位銷(xiāo)孔(3)、旋轉(zhuǎn)段(4)、圓臺(tái)微孔(5)、永磁體(6)、固定段(7)、平頭定位銷(xiāo)(8)、可滲透微孔(9)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：相匹配的每對(duì)釹鐵硼永磁體(6)錯(cuò)開(kāi)的間隔小于10°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述圓臺(tái)微孔(5)的開(kāi)孔數(shù)量、開(kāi)孔大小與可滲透段(2)微孔相同且一一對(duì)應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：平頭定位銷(xiāo)(8)長(zhǎng)度等于或小于噴管殼體(1)厚度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述平頭定位銷(xiāo)(8)與平頭定位銷(xiāo)孔(3)之間涂有熱熔膠。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述可滲透段(2)和旋轉(zhuǎn)段(4)每隔10°設(shè)置一排微孔和一個(gè)平頭定位銷(xiāo)孔(3)。

技術(shù)總結(jié)
一種用于可滲透噴管擴(kuò)張段微孔的磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)包括噴管殼體、可滲透段、平頭定位銷(xiāo)孔、旋轉(zhuǎn)段、圓臺(tái)微孔、永磁體、固定段、平頭定位銷(xiāo)、可滲透微孔；可滲透段上沿外側(cè)割去一定厚度材料，形成凹槽；凹槽用于設(shè)置旋轉(zhuǎn)段和固定段，旋轉(zhuǎn)段能夠繞可滲透段旋轉(zhuǎn)，固定段相對(duì)可滲透段固定；旋轉(zhuǎn)段和固定段之間留有縫隙，在縫隙兩側(cè)安裝永磁體，永磁體鑲嵌于旋轉(zhuǎn)段和固定段上，相互錯(cuò)開(kāi)；縫隙兩側(cè)的磁極互異；與現(xiàn)有的可滲透噴管相比，采用該磁力驅(qū)動(dòng)閥門(mén)結(jié)構(gòu)的可滲透噴管能夠在高空飛行工況下封閉可滲透段，阻止燃?xì)獾耐庑?，避免了高空性能損失，從而比無(wú)該結(jié)構(gòu)的可滲透噴管擁有更優(yōu)秀的高空飛行能力。

技術(shù)研發(fā)人員：關(guān)奔,趙迪,薛玉琴,王革,張淋清,汪根來(lái),張普
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240524
技術(shù)公布日：2024/12/23