本發(fā)明涉及固液火箭發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，是一種用于固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗?zāi)M噴管堵蓋的結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

與常規(guī)的固體或液體火箭發(fā)動機(jī)相比，固液火箭發(fā)動機(jī)由于其自身的結(jié)構(gòu)特征使其在安全性、經(jīng)濟(jì)性、推力調(diào)節(jié)特性和多次啟動特性等方面具有優(yōu)勢，受到眾多研究者的關(guān)注。固液火箭發(fā)動機(jī)采用液體氧化劑和固體燃料做為推進(jìn)劑，液體氧化劑經(jīng)輸送系統(tǒng)管路進(jìn)入發(fā)動機(jī)頭腔，通過噴注面板進(jìn)入發(fā)動機(jī)與固體燃料進(jìn)行燃燒反應(yīng)，最后由噴管噴出產(chǎn)生推力。固液火箭發(fā)動機(jī)的燃燒室噴管結(jié)構(gòu)與固體火箭發(fā)動機(jī)相類似，但比固體火箭發(fā)動機(jī)多一套液體輸送系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)通過發(fā)動機(jī)頭部與燃燒室相連。

堵蓋是固液火箭發(fā)動機(jī)的一個組件，其主要功能有：(1)封閉發(fā)動機(jī)燃燒室，起防潮、防塵作用；(2)點火時為發(fā)動機(jī)提供一個瞬時密閉容器，使燃?xì)庠谌紵覂?nèi)停留一段時間，有利于點火壓強的建立，縮短點火延遲時間，實現(xiàn)可靠點火；(3)有利于建立點火壓強，提高高空點火的可靠性。

由于堵蓋為薄壁件且容易變形，在噴管研制過程中，出現(xiàn)了很多技術(shù)問題，如漏氣現(xiàn)象、堵蓋在儲存過程中被吹出、打開壓強偏低或者偏高以及堵蓋無法打開導(dǎo)致發(fā)動機(jī)爆炸等。傳統(tǒng)堵蓋打開方式為：在某一壓強時，堵蓋粘接界面位置的最大剪切應(yīng)力大于膠粘劑的抗剪強度，膠粘劑和堵蓋之間開始脫開，堵蓋被打開。

噴管堵蓋粘接為一次性工藝，噴管破裂壓強不易控制，不利于研究不同破裂壓力下點火啟動性能的差異。采用噴管堵蓋粘接的方式進(jìn)行試驗，噴管只能粘接一次，重復(fù)試驗時需要更換噴管，成本高，重復(fù)性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明專利提供了一種用于固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗?zāi)M噴管堵蓋的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在燃燒室壓強達(dá)到設(shè)定值時膜片可靠斷裂的功能，能夠在試驗中完全模擬噴管真實工作過程中膜片的功能。在燃燒室內(nèi)部壓強逐漸增大的過程中，該結(jié)構(gòu)能夠保持噴管出口有效密封。

本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)，在噴管末端依次設(shè)置有膜片與噴管賭蓋，由噴管堵蓋壓緊膜片，由膜片將噴管末端密封。

上述膜片朝向噴管頭部表面的周向刻有環(huán)形槽a，環(huán)形槽a底面刻有環(huán)形槽b。膜片在破裂壓力下沿環(huán)形槽b破裂；環(huán)形槽a的截面設(shè)計為等腰梯形，兩腰夾角為30°；環(huán)形槽b的截面設(shè)計為三角形，槽深0.1～0.3mm，底端夾角為60°。

當(dāng)發(fā)動機(jī)工作，燃燒室壓力升高到指定壓力時，膜片會在環(huán)形槽b處破裂，噴管開始正常工作。

本發(fā)明專利的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)在燃燒室壓強達(dá)到設(shè)定值時膜片可靠斷裂的功能，能夠在試驗中完全模擬噴管真實工作過程中膜片的功能；

2、本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)中，膜片設(shè)置環(huán)狀梯形凹槽，便于刀具加工槽底三角形槽，加工方便，還可以通過加工不同尺寸的膜片改變膜片打開壓強，方便不同壓強條件下試驗；

3、本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)中，膜片打開壓強準(zhǔn)確度高、一致性好；

4、本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多次試驗只需更換膜片，噴管可重復(fù)多次使用，經(jīng)濟(jì)性好；而傳統(tǒng)方式，噴管只能粘接一次，每次試驗需更換噴管。

附圖說明

圖1為本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)裝配圖。

圖2為本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)中膜片開槽示意圖。

圖中：

1-噴管2-膜片3-噴管堵蓋

4-螺桿5-螺母201-環(huán)形槽a

202-環(huán)形槽b

具體實施方案

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利做進(jìn)一步說明。

本發(fā)明固液火箭發(fā)動機(jī)地面試驗用噴管堵蓋結(jié)構(gòu)，在噴管1末端依次設(shè)置有膜片2與噴管賭蓋3，如圖1所示。

所述噴管堵蓋3為環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)，材料為304不銹鋼，內(nèi)圈直徑等于噴管出口直徑；噴管堵蓋3內(nèi)側(cè)面位于內(nèi)圈處設(shè)計有內(nèi)凹部分，形成臺階孔面。噴管1末端及膜片2嵌入內(nèi)凹部分內(nèi)，由臺階孔面實現(xiàn)定位。同時在內(nèi)凹部分底面外緣開有密封槽，內(nèi)部用來放置o型橡膠密封圈，實現(xiàn)膜片2與噴管堵蓋3以及膜片2與噴管1之間的密封。上述橡膠密封圈的直徑大于密封槽的高度，滿足橡膠密封圈的壓縮量，從而保證升壓過程中燃燒室和噴管的氣密性。上述臺階孔面通過去除材料的方法獲得的表面粗糙度ra的最大允許值為3.2μm，倒角要求為c0.1～0.3。

噴管堵蓋3外緣周向上均勻開設(shè)有12個通孔a；同時在噴管1頭部周向上均勻開設(shè)有12個通孔b，作為螺桿安裝孔，與噴管堵蓋3上的12個通孔a周向位置對應(yīng)。由此通過12根螺桿4分別穿過相互對應(yīng)的12個通孔a與通孔b后，在螺桿4兩端螺紋安裝螺母5，通過擰緊螺母5將噴管堵蓋3與噴管1間固定，同時將膜片2壓緊。上述螺桿4上的螺母5通過在螺桿4上設(shè)置的平墊片與彈性墊片，防止松脫。

所述膜片2材料為ly12硬鋁，用于在低于指定壓力時密封噴管出口，由此在火箭發(fā)動機(jī)點火時，為發(fā)動機(jī)提供一個瞬時密閉容器，使燃?xì)庠谌紵覂?nèi)停留一段時間，有利于點火壓強的建立，縮短點火延遲時間，實現(xiàn)可靠點火。本發(fā)明中膜片2為圓形薄片結(jié)構(gòu)。膜片2朝向噴管1頭部表面同軸加工有直徑為的環(huán)形槽a201，該環(huán)形槽a201的截面設(shè)計為等腰梯形，兩腰夾角為30°。同時，在環(huán)形槽a201底面上，周向上還開有同軸的環(huán)形槽b202，環(huán)形槽b202的截面設(shè)計為三角形，槽深0.1～0.3mm，優(yōu)選槽深為0.2mm，槽底端夾角為60°，底面寬度為b。環(huán)形槽a201為加工環(huán)形槽b202提供一個擴(kuò)展的槽，便于刀具加工環(huán)形槽b202。由此當(dāng)發(fā)動機(jī)工作，燃燒室壓力升高到指定壓力時，膜片5會在環(huán)形槽b202處破裂，噴管1開始正常工作。上述膜片2外徑與噴管堵蓋3內(nèi)凹部分直徑相等，使得噴管堵蓋3可壓緊膜片2。上述環(huán)形槽a201的直徑略小于噴管堵蓋3內(nèi)圈直徑，差值為0.5～2mm，使得膜片2破裂時可順利由噴管堵蓋3內(nèi)圈排出噴管，防止堵塞噴管1出口。膜片2厚度約為膜片2外徑的1.4％，同時膜片2厚度還約為環(huán)形槽b202低端周向?qū)?yīng)圓直徑的2.2％。膜片2刻槽后剩余厚度d(即環(huán)形槽b底端與膜片未開槽表面距離)與膜片2破裂壓力p間需滿足：

p·s＝τ·π·l1·d

其中，s為膜片受壓面積；τ為膜片環(huán)形槽b202低端受到的剪切應(yīng)力；l1為環(huán)形槽b底端周向?qū)?yīng)圓半徑；將膜片受壓面積代入上述公式，即可得：τ應(yīng)小于膜片所用材料的許用剪切應(yīng)力值[σ]。本發(fā)明中膜片5。