一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提出了一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，屬于航天飛行器熱防護(hù)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]航天飛行器為了達(dá)到高效飛行所采用的新型發(fā)動(dòng)機(jī)，需要將其產(chǎn)生的尾焰通過尾噴管噴出體外。尾焰因具有高溫、高壓和高焓的特點(diǎn)，在噴出時(shí)短時(shí)間即可對(duì)尾噴管后面的飛行器結(jié)構(gòu)造成燒毀，為了解決上述問題，需要設(shè)計(jì)一種可以與機(jī)體相連的導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，滿足上述條件下將尾焰從側(cè)向排出機(jī)體，不影響機(jī)身后部的結(jié)構(gòu)。目前該類型的航天飛行器所采用的發(fā)動(dòng)機(jī)在全世界少有相關(guān)消息，與其相關(guān)的尾噴管的導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還沒有見到過報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，解決發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管與導(dǎo)焰裝置連接處的熱防護(hù)問題以及尾端面的熱防護(hù)問題，確保飛行器在飛行過程中尾噴管與導(dǎo)焰裝置以及尾端面能夠滿足正常使用要求。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，包括:機(jī)身、過渡段、導(dǎo)焰槽、進(jìn)氣道和發(fā)動(dòng)機(jī)；過渡段又包括隔熱氈、第一連接件、第二連接件、密封件和陶瓷纖維布；
[0006]過渡段位于機(jī)身和導(dǎo)焰槽之間，將機(jī)身和導(dǎo)焰槽連接為一體，進(jìn)氣道位于機(jī)身的下腹部，發(fā)動(dòng)機(jī)置于進(jìn)氣道內(nèi)部，第一連接件和第二連接件均為框架結(jié)構(gòu)，第一連接件的一端與機(jī)身的尾端固定連接，且第一連接件與機(jī)身之間有隔熱氈，第一連接件的另一端有臺(tái)階狀凸起，該臺(tái)階狀凸起的根部設(shè)有凹槽，密封件置于所述凹槽內(nèi)，環(huán)繞所述臺(tái)階狀凸起一周，密封件與所述凹槽之間填充密封膠；第二連接件與第一連接件匹配連接，第二連接件還與導(dǎo)焰槽固定連接，第二連接件與第一連接件之間設(shè)有陶瓷纖維布，位于第二連接件與第一連接件之間的接觸部分；導(dǎo)焰槽內(nèi)部設(shè)有分流結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的尾焰沿著進(jìn)氣道，經(jīng)過過渡段，再通過導(dǎo)焰槽內(nèi)部的分流結(jié)構(gòu)進(jìn)行分流，從導(dǎo)焰槽外部?jī)蓚?cè)噴出。
[0007]所述密封件包括柔性彈簧和高溫棉，高溫棉填充在柔性彈簧內(nèi)部，柔性彈簧外部包覆有陶瓷纖維布。
[0008]導(dǎo)焰槽采用C/C復(fù)合材料。密封件的直徑D為6?10mm。所述臺(tái)階狀凸起的根部凹槽深度h為4?8mm，且滿足D = h+2。所述陶瓷纖維布厚度為0.5?2mm。隔熱氈的厚度為10?40mm。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是:
[0010]本發(fā)明設(shè)計(jì)的導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)有效地解決了航天飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管噴出的尾焰對(duì)機(jī)身后面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的燒蝕影響，并提出了在機(jī)身后部與導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)之間采用的第一連接件和第二接件處的密封件，它可以有效地解決尾焰熱流通過第一連接件與第二連接件之間的縫隙流出，燒毀機(jī)身后部附近的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明過渡段結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明密封件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明導(dǎo)焰槽結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0015]航天飛行器采用的新型高效發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管存在臺(tái)階導(dǎo)致兩端處產(chǎn)生高壓、高熱流，中段壓力、熱流縱向區(qū)域穩(wěn)定，最高熱流為3600kW/m2，根據(jù)流動(dòng)結(jié)構(gòu)分析可知，通道內(nèi)存在不同程度的壓縮、膨脹、分離等流動(dòng)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致高壓/高熱流交替出現(xiàn)的現(xiàn)象。為了防止尾噴管噴出的尾焰對(duì)機(jī)身后部產(chǎn)生燒毀，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)。
[0016]本發(fā)明主要考慮該類型飛行器尾噴管的一種導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)。該導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)具有將發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴管的熱氣流進(jìn)行導(dǎo)焰分流，因而需要設(shè)計(jì)連接件及其熱密封。在飛行器尾端面考慮尾噴管高溫尾焰的影響，設(shè)計(jì)相應(yīng)的熱防護(hù)件，用以保護(hù)機(jī)身。
[0017]如圖1、2、4所示，本發(fā)明提供的飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，包括:機(jī)身1、過渡段2、導(dǎo)焰槽3、進(jìn)氣道4和發(fā)動(dòng)機(jī)5 ;過渡段2又包括隔熱氈21、第一連接件22、第二連接件23、密封件24和陶瓷纖維布25 ；
[0018]過渡段2位于機(jī)身1和導(dǎo)焰槽3之間，將機(jī)身1和導(dǎo)焰槽3連接為一體，進(jìn)氣道4位于機(jī)身1的下腹部，發(fā)動(dòng)機(jī)5置于進(jìn)氣道4內(nèi)部，第一連接件22和第二連接件23均為框架結(jié)構(gòu)，第一連接件22的一端與機(jī)身1的尾端固定連接，且第一連接件22與機(jī)身1之間有隔熱氈21，隔熱氈的厚度為隔熱氈21的厚度為10?40mm，具體厚度根據(jù)飛行器的飛行時(shí)間確定其相應(yīng)厚度，隔熱氈的具有低導(dǎo)熱，耐高溫等特點(diǎn)，可以有效地阻隔過渡段因尾焰的熱作用傳遞到機(jī)身尾端大量熱，造成機(jī)身尾部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，影響整個(gè)飛行器安全。第一連接件22的另一端有臺(tái)階狀凸起，該臺(tái)階狀凸起的根部設(shè)有凹槽，用于安放密封件，密封件24的直徑D為6?10mm，所述臺(tái)階狀凸起的根部凹槽深度h為4?8mm，且滿足D = h+2,D和h在此條件下可較好的產(chǎn)生徑向回彈。密封件24置于所述凹槽內(nèi)，密封件組成由內(nèi)向外分別高溫棉242填充在柔性彈簧241內(nèi)部，柔性彈簧241外部包覆有陶瓷纖維布。在第一連接件和第二連接件相連時(shí)，由于外力作用擠壓產(chǎn)生徑向壓縮變形，在回彈力的作用下，可實(shí)現(xiàn)較好的阻隔尾焰通過對(duì)接處流向機(jī)身尾端。密封環(huán)繞所述臺(tái)階狀凸起一周，密封件24與所述凹槽之間填充密封膠，用于使密封件更好的固定在凹槽內(nèi)；第二連接件23與第一連接件22匹配連接，這樣的連接方式可以較好的降低熱氣流在對(duì)接處的影響。第二連接件23還與導(dǎo)焰槽3固定連接，第二連接件23與第一連接件22之間設(shè)有陶瓷纖維布25，位于第二連接件23與第一連接件22之間的接觸部分，所述陶瓷纖維布25厚度為0.5?2mm，陶瓷纖維布可以耐得住1000度以上的高溫，經(jīng)過CFD計(jì)算分析表明，當(dāng)纖維布厚度在0.5?2mm時(shí)，熱氣流不易影響對(duì)接處的結(jié)構(gòu)，放置陶瓷纖維布利用纖維布的柔軟性起到熱密封作用，與密封件配合實(shí)現(xiàn)兩道熱密封，可以完全保障以第一連接件與第二連接件對(duì)接處的熱氣流影響；導(dǎo)焰槽3內(nèi)部設(shè)有分流結(jié)構(gòu)，導(dǎo)焰槽3和分流結(jié)構(gòu)均采用C/C復(fù)合材料制成，可以耐受得住1500度以上的尾焰，發(fā)動(dòng)機(jī)5噴出的尾焰沿著進(jìn)氣道，經(jīng)過過渡段2，再通過導(dǎo)焰槽3內(nèi)部的分流結(jié)構(gòu)進(jìn)行分流，從導(dǎo)焰槽3外部?jī)蓚?cè)噴出。
[0019]如圖3所示，密封件24包括柔性彈簧241和高溫棉242，高溫棉242填充在柔性彈簧241內(nèi)部，柔性彈簧241外部包覆有陶瓷纖維布。
[0020]通過上述設(shè)計(jì)的導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，隔熱租的厚度采用30mm，密封件的直徑D取6mm，凹槽深度h取4_，陶瓷纖維布的厚度取1_時(shí)，利用CFD對(duì)尾焰流場(chǎng)進(jìn)行分析，尾焰可以完全不對(duì)機(jī)身后部的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，并且在過渡段的對(duì)接處，熱密封件可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于包括:機(jī)身(1)、過渡段(2)、導(dǎo)焰槽(3)、進(jìn)氣道(4)和發(fā)動(dòng)機(jī)(5);過渡段⑵又包括隔熱氈(21)、第一連接件(22)、第二連接件(23)、密封件(24)和陶瓷纖維布(25); 過渡段(2)位于機(jī)身(1)和導(dǎo)焰槽(3)之間，將機(jī)身(1)和導(dǎo)焰槽(3)連接為一體，進(jìn)氣道(4)位于機(jī)身(1)的下腹部，發(fā)動(dòng)機(jī)(5)置于進(jìn)氣道(4)內(nèi)部，第一連接件(22)和第二連接件(23)均為框架結(jié)構(gòu)，第一連接件(22)的一端與機(jī)身(1)的尾端固定連接，且第一連接件(22)與機(jī)身(1)之間有隔熱氈(21)，第一連接件(22)的另一端有臺(tái)階狀凸起，該臺(tái)階狀凸起的根部設(shè)有凹槽，密封件(24)置于所述凹槽內(nèi)，環(huán)繞所述臺(tái)階狀凸起一周，密封件(24)與所述凹槽之間填充密封膠；第二連接件(23)與第一連接件(22)匹配連接，第二連接件(23)還與導(dǎo)焰槽(3)固定連接，第二連接件(23)與第一連接件(22)之間設(shè)有陶瓷纖維布(25)，位于第二連接件(23)與第一連接件(22)之間的接觸部分；導(dǎo)焰槽(3)內(nèi)部設(shè)有分流結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)(5)噴出的尾焰沿著進(jìn)氣道，經(jīng)過過渡段(2)，再通過導(dǎo)焰槽(3)內(nèi)部的分流結(jié)構(gòu)進(jìn)行分流，從導(dǎo)焰槽(3)外部?jī)蓚?cè)噴出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述密封件(24)包括柔性彈簧(241)和高溫棉(242)，高溫棉(242)填充在柔性彈簧(241)內(nèi)部，柔性彈簧(241)外部包覆有陶瓷纖維布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:導(dǎo)焰槽(3)采用C/C復(fù)合材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:密封件(24)的直徑D 為 6 ?10mm5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述臺(tái)階狀凸起的根部凹槽深度h為4?8臟，且滿足D = h+2。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述陶瓷纖維布(25)厚度為0.5?2mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，其特征在于:隔熱氈(21)的厚度為.10 ?40mm。
【專利摘要】一種飛行器導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)位于發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道尾噴管后面，在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道尾噴管后面存在一個(gè)過渡段，過渡段用于導(dǎo)焰結(jié)構(gòu)與機(jī)身相連。過渡段由第一連接件和第二連接件組成，第一連接件與機(jī)身連接之間填充了耐高溫的隔熱氈；第一連接件與第二連接件之間在對(duì)接處設(shè)有凹槽，凹槽內(nèi)置密封件，密封件由內(nèi)向外由高溫棉、高溫金屬制成的柔性彈簧和包裹的陶瓷纖維布組成，密封件與凹槽之間填充密封膠；在第一連接件和第二連接件之間還設(shè)有一層陶瓷纖維布；第二連接件與導(dǎo)焰槽連接，導(dǎo)焰槽采用耐高溫的C/C復(fù)合材料制成，并且在導(dǎo)焰槽內(nèi)部設(shè)有分流結(jié)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的尾焰沿著進(jìn)氣道，經(jīng)過過渡段，再通過導(dǎo)焰槽內(nèi)部的分流結(jié)構(gòu)進(jìn)行分流，從導(dǎo)焰槽外部?jī)蓚?cè)噴出。
【IPC分類】B64G1/58, B64C1/40
【公開號(hào)】CN105235919
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510632793
【發(fā)明人】盧琦, 費(fèi)王華, 申亮, 鐘杰華, 婁依志, 惠俊鵬, 馬夢(mèng)穎, 楊旸, 張?chǎng)? 畢永濤, 潘健
【申請(qǐng)人】中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年9月29日