一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種燃?xì)鈹U(kuò)壓器，具體涉及一種航天液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)使用的燃?xì)鈹U(kuò)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]在研制新型上面級火箭發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，確定火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的高空特性是發(fā)動(dòng)機(jī)地面試車時(shí)的重要任務(wù)之一?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的推力隨著高度的升高不斷增大，直到在真空環(huán)境中達(dá)到最大推力，上面級火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的環(huán)境壓強(qiáng)非常低，在地面試車時(shí)必須建立相應(yīng)高度下的低壓真空環(huán)境才能真實(shí)模擬火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的高空特性。當(dāng)模擬高度不太大時(shí)，普遍采用燃?xì)鈹U(kuò)壓器來建立試驗(yàn)所需的低壓環(huán)境。
[0003]在高空模擬試驗(yàn)中，燃?xì)鈹U(kuò)壓器是應(yīng)用最簡單的抽氣方式，其典型結(jié)構(gòu)是在發(fā)動(dòng)機(jī)噴管上套接一個(gè)超音速擴(kuò)壓器。擴(kuò)壓器的一端與試驗(yàn)的真空艙相接，另一端與大氣相通，噴管的燃?xì)鈬娤驍U(kuò)壓器的入口。高速流動(dòng)的燃?xì)鈱χ車臍怏w有引射作用，使試驗(yàn)真空艙發(fā)動(dòng)機(jī)處產(chǎn)生并維持低于大氣壓力的低壓環(huán)境。
[0004]由于發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁囟群芨?燃?xì)饪倻?000K左右)，通常需要對燃?xì)鈹U(kuò)壓器進(jìn)行熱防護(hù)。
[0005]當(dāng)今，主流的燃?xì)鈹U(kuò)壓器熱防護(hù)采用結(jié)構(gòu)如圖1所示:包括筒體1、設(shè)置筒體1上的冷卻水通道2、擴(kuò)壓器的出口設(shè)置有進(jìn)水集液環(huán)3、擴(kuò)壓器的入口設(shè)置有出水集液環(huán)4。由于擴(kuò)壓器引射的作用，出口端
[0006]溫度最高，為保證冷卻效果，采用出口端進(jìn)水形式與入口端出水形式。其中，進(jìn)水集液環(huán)3上焊接有多個(gè)切向入水管5、出水集液環(huán)4上焊接有多個(gè)切向出水管6 ;冷卻水通道2分別于進(jìn)水集液環(huán)3和出水集液環(huán)連通4 ;
[0007]如圖2所示，現(xiàn)有技術(shù)的冷卻水通道2包括在筒體1的圓周方向上均勻安裝的N個(gè)槽板7和N個(gè)蓋板組成；槽板7是在板材基礎(chǔ)上折邊與折彎，形成90ο的直角U型槽。槽板7的開口端與筒體1外壁焊接，槽板7的長度與進(jìn)水集液環(huán)3和出水集液環(huán)4之間的距離一致；每兩個(gè)相鄰槽板7之間安裝有蓋板8 (即圓周方向設(shè)置Ν個(gè)蓋板，Ν個(gè)蓋板與Ν個(gè)槽板形成了冷卻水通道);蓋板8為平板形式，長度與槽板一致；槽板7包括兩個(gè)側(cè)板9以及連接兩個(gè)側(cè)板的底板10 ;其中側(cè)板9與底板10為平板形式。
[0008]其中，進(jìn)水集液環(huán)3和出水集液環(huán)4均焊接在筒體上，并一周均勻焊接多個(gè)外部加強(qiáng)筋11，提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。其中，多個(gè)外部加強(qiáng)筋11分別設(shè)置在進(jìn)水集液環(huán)3 (或出水集液環(huán)4)兩端外側(cè)面；
[0009]在冷卻過程中，冷卻水從進(jìn)水集液環(huán)3的多個(gè)切向入水管5進(jìn)入到冷卻水通道2內(nèi)，從出水集液環(huán)4上的多個(gè)切向出水管6流出，從而帶走熱量，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)壓器的冷卻。
[0010]現(xiàn)有的燃?xì)鈹U(kuò)壓器內(nèi)部高溫燃?xì)獾拇罅繜崃坑衫鋮s水帶走，冷卻水升溫。但是還有大量燃?xì)鉁囟茸饔糜谕搀w，筒體在高溫下會(huì)引起熱應(yīng)力膨脹變形。槽板與蓋板通過焊縫進(jìn)行連接，其焊縫強(qiáng)度比材料基體強(qiáng)度低，因此焊縫位置容易引起應(yīng)力集中，可能超出其焊接許用應(yīng)力。同時(shí)在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，容易發(fā)生塑性變形，引起焊縫缺陷或者開裂，造成冷卻水滲漏現(xiàn)象。
[0011]現(xiàn)有的燃?xì)鈹U(kuò)壓器進(jìn)水集液環(huán)外部兩側(cè)均一周均勻焊接外部加強(qiáng)筋11，用于提升進(jìn)水集液環(huán)11結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。由于燃?xì)鈹U(kuò)壓器出口端為集液環(huán)進(jìn)水端，從而擴(kuò)壓器出口末端焊接有外部加強(qiáng)筋11，無法實(shí)現(xiàn)擴(kuò)壓器出口端全面積冷卻。由于燃?xì)鈹U(kuò)壓器引射作用，擴(kuò)壓器出口端溫度最高，并且受燃?xì)饬Ｗ痈咚贈(zèng)_刷，冷卻效果差，擴(kuò)壓器出口末端材料極易出現(xiàn)熱蝕現(xiàn)象，引起材料腐蝕破壞，降低擴(kuò)壓器可靠性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012]為了解決【背景技術(shù)】中燃?xì)鈹U(kuò)壓器的冷卻水通道在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，會(huì)發(fā)生塑性變形，從而引起焊縫缺陷或者開裂的問題，本實(shí)用新型提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器。
[0013]本實(shí)用新型解決問題的具體技術(shù)方案是:
[0014]一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，
[0015]包括筒體、冷卻水通道、進(jìn)水集液環(huán)，所述冷卻水通道包括在筒體圓周方向上均勻安裝的N個(gè)槽板以及N個(gè)蓋板組成；所述槽板由底板和側(cè)板組成；其特征在于:所述底板和蓋板的截面均為圓弧形。
[0016]上述進(jìn)水集液環(huán)通過多個(gè)外壁加強(qiáng)筋和多個(gè)內(nèi)部加強(qiáng)筋焊接在筒體上。
[0017]上述內(nèi)部加強(qiáng)筋與進(jìn)水集液環(huán)的內(nèi)壁之間開設(shè)有UI水流方向垂直的通水缺口。
[0018]上述底板是通過折彎的工藝制成；所述底板曲率半徑的取值范圍為之間。
[0019]上述蓋板是通過折彎的工藝制成；所述蓋板的曲率半徑的取值范圍為20mm-40mmo
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]1、本實(shí)用新型的U型槽板的底板以及蓋板均是弧度板，具有一定曲率半徑，可以通過自身變形消除部分熱應(yīng)力，有效減小焊縫位置的熱應(yīng)力集中，避免超出其焊接許用應(yīng)力。從而在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，不易發(fā)生塑性變形，不易引起焊縫缺陷或者開裂，提升燃?xì)鈹U(kuò)壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性。
[0022]2、本實(shí)用新型的進(jìn)水集液環(huán)采用內(nèi)部加強(qiáng)筋與筒體連接，解決了擴(kuò)壓器出口端受高溫燃?xì)獾臒嵛g問題。
[0023]3、本實(shí)用新型的內(nèi)部加強(qiáng)筋與進(jìn)水集液環(huán)內(nèi)壁之間開設(shè)有通水缺口，降低內(nèi)部水流流阻，提升了進(jìn)水集液環(huán)的流通效果，在保證強(qiáng)度同時(shí)避免冷卻死角，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)壓器出口端全部面積冷卻。
【附圖說明】
[0024]圖1是現(xiàn)有燃?xì)鈹U(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0025]圖2為現(xiàn)有冷卻水通道的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0026]圖3是本實(shí)用新型燃?xì)鈹U(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0027]圖4為本實(shí)用新型冷卻水通道的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0028]圖5是本實(shí)用新型擴(kuò)壓器出口的結(jié)構(gòu)簡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]本實(shí)用新型為了解決【背景技術(shù)】中燃?xì)鈹U(kuò)壓器的冷卻水通道在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，會(huì)發(fā)生塑性變形，從而引起焊縫缺陷或者開裂的問題，現(xiàn)提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器。
[0030]如圖3，燃?xì)鈹U(kuò)壓器包括筒體1、設(shè)置筒體1上的冷卻水通道2、擴(kuò)壓器的出口設(shè)置有進(jìn)水集液環(huán)3、擴(kuò)壓器的入口設(shè)置有出水集液環(huán)4。由于擴(kuò)壓器引射的作用，出口端溫度最高，為保證冷卻效果，采用出口端進(jìn)水形式與入口端出水形式。其中，進(jìn)水集液環(huán)3上焊接有多個(gè)切向入水管5、出水集液環(huán)4上焊接有多個(gè)切向出水管6 ;冷卻水通道2分別于進(jìn)水集液環(huán)3和出水集液環(huán)連通4 ；
[0031]如圖4所示，本實(shí)用新型的冷卻水通道包括在筒體圓周方向上均勻安裝的N個(gè)槽板7以及N個(gè)蓋板8組成；所述槽板7由底板9和側(cè)板10組成；特別之處是:槽板7的底板9以及蓋板8均為圓弧形設(shè)計(jì)，其中，底板9是通過折彎的工藝制成；底板9曲率半徑的取值范圍為之間。蓋板8是通過折彎的工藝制成；蓋板8的曲率半徑的取值范圍為 20mm-40mm。
[0032]通過上述設(shè)計(jì)槽板和底板可自身變形消除部分熱應(yīng)力，有效減小槽板與底板焊縫位置的熱應(yīng)力集中，避免超出其焊接許用應(yīng)力，從而在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，不易發(fā)生塑性變形，不易引起焊縫缺陷或者開裂，提升燃?xì)鈹U(kuò)壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性。
[0033]另外，還需要具體說明的一個(gè)改進(jìn)之處是:如圖5所示，本實(shí)用新型的擴(kuò)壓器出口的進(jìn)水集液環(huán)3通過多個(gè)外壁加強(qiáng)筋11和多個(gè)內(nèi)部加強(qiáng)筋12焊接在筒體1上，解決了擴(kuò)壓器出口端受高溫燃?xì)獾臒嵛g問題，內(nèi)部加強(qiáng)筋與進(jìn)水集液環(huán)的內(nèi)壁之間開設(shè)有與水流方向垂直的通水缺口 13，降低了進(jìn)水集液環(huán)內(nèi)部水流流阻，提升了進(jìn)水集液環(huán)的流通效果，在保證強(qiáng)度同時(shí)避免冷卻死角，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)壓器出口端全部面積冷卻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，包括筒體、冷卻水通道、進(jìn)水集液環(huán)，所述冷卻水通道包括在筒體圓周方向上均勻安裝的N個(gè)槽板以及N個(gè)蓋板組成；所述槽板由底板和側(cè)板組成；其特征在于:所述底板和蓋板的截面均為圓弧形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，其特征在于:進(jìn)水集液環(huán)通過多個(gè)外壁加強(qiáng)筋和多個(gè)內(nèi)部加強(qiáng)筋焊接在筒體上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，其特征在于:所述內(nèi)部加強(qiáng)筋與進(jìn)水集液環(huán)的內(nèi)壁之間開設(shè)有UI水流方向垂直的通水缺口。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，其特征在于:所述底板是通過折彎的工藝制成；所述底板曲率半徑的取值范圍為之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)用燃?xì)鈹U(kuò)壓器，其特征在于:所述蓋板是通過折彎的工藝制成；所述蓋板的曲率半徑的取值范圍為20mm-40mm。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于航空、航天技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種航天液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)使用的燃?xì)鈹U(kuò)壓器。該燃?xì)鈹U(kuò)壓器包括冷卻水通道，所述冷卻水通道包括在筒體圓周方向上均勻安裝的N個(gè)槽板以及N個(gè)蓋板組成；所述槽板由底板和側(cè)板組成；其特征在于：所述底板和蓋板均為圓弧形。本實(shí)用新型有效減小冷卻水通道焊縫位置的熱應(yīng)力集中，避免超出其焊接許用應(yīng)力，從而在燃?xì)獾姆磸?fù)脈動(dòng)沖擊下，不易發(fā)生塑性變形，不易引起焊縫缺陷或者開裂，提升燃?xì)鈹U(kuò)壓器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性。
【IPC分類】G01M15/02
【公開號】CN204988734
【申請?zhí)枴緾N201520605906
【發(fā)明人】秦永濤, 唐斌運(yùn), 沈繼彬
【申請人】西安航天動(dòng)力試驗(yàn)技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年8月12日