本發(fā)明屬于火箭發(fā)動機性能，涉及一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構。

背景技術：

1、為進一步提高火箭發(fā)動機比沖，提高火箭整體飛行性能，當前主要選擇設計擴張比更大的尾噴管以適應高空低環(huán)境壓力下噴流的膨脹情況。但較大的擴張比使得噴管的長度進一步增加，不僅提高了噴管的制造難度，同時較長的發(fā)動機噴管帶來火箭整體尺寸增大質量增加等問題。

2、當前延伸噴管技術主要包括延伸噴管自身、作動裝置、鎖定裝置及作動能源等，其結構相比較于傳統(tǒng)噴管更為復雜而導致整體質量增加，會減小使用延伸噴管帶來的優(yōu)勢。

技術實現思路

1、本發(fā)明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，實現進一步減輕延伸噴管結構質量，提高延伸噴管技術的整體性能優(yōu)勢。

2、本發(fā)明解決技術的方案是：

3、一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，包括延伸噴管、上面子級、級間段、下面子級和球鎖；

4、其中，上面子級、級間段、下面子級均為筒段結構；上面子級、級間段、下面子級沿軸向依次同軸對接；延伸噴管同軸設置在級間段內腔中；延伸噴管的軸向一端與上面子級固連；延伸噴管的軸向另一端通過球鎖與下面子級連接；延伸噴管實現沿軸向展開。

5、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，所述延伸噴管包括延伸錐、固定錐、泡沫導向機構和自鎖片；

6、所述延伸錐和固定錐均為軸向水平放置的中空錐體結構；固定錐同軸設置在延伸錐的內腔中；自鎖片設置在固定錐的大徑端的外壁處；泡沫導向機構為錐體結構；泡沫導向機構貼附在延伸錐的內壁上。

7、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，所述泡沫導向機構的軸線處設置有柱形通孔；柱形通孔的直徑與固定錐大徑端的直徑相同；固定錐設置在泡沫導向機構的通孔中，實現延伸錐沿軸向向后平移時，泡沫導向機構的通孔實現導向作用。

8、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，自展開結構的工作過程為：

9、上面子級內腔的發(fā)動機點火后，產生高壓推動下面子級沿軸向與級間段脫離；下面子級通過球鎖拉動延伸錐相對于固定錐平移；延伸錐平移到位后，在高壓繼續(xù)作用下，球鎖斷裂，下面子級脫離。

10、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，所述延伸錐與固定錐的錐度相同，且延伸錐的小徑端直徑與固定錐的大徑端直徑相同；實現延伸錐相對于固定錐平移到位后，延伸錐的小徑端與固定錐的大徑端對接。

11、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，所述延伸錐相對于固定錐平移到位后，通過自鎖片將延伸錐和固定錐鎖緊，實現對延伸噴管的鎖定。

12、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，延伸錐平移到位后，在上面子級中的發(fā)動機的高溫燃氣作用下，泡沫導向機構燃燒去除。

13、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，通過設計優(yōu)化時序，實現控制級間段內建壓時間，實現調節(jié)延伸噴管的展開速度，防止由于延伸錐平移速度過快或過慢導致的延伸錐與固定錐之間撞擊損傷及展開失敗。

14、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，設計后,?級間段內建壓時長為10-50ms。

15、在上述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：設計后,?延伸噴管的展開時長為20ms。

16、本發(fā)明與現有技術相比的有益效果是：

17、（1）本發(fā)明的延伸噴管自展開方案大大簡化延伸噴管整套分離解鎖展開鎖定裝置，減小了整套系統(tǒng)結構重量，提高火箭的整體性能指標；

18、（2）本發(fā)明的延伸噴管自展開方案可進一步縮短級間段長度，進而進一步縮短火箭整體長度；

19、（3）本發(fā)明延伸噴管自展開方案可以極大程度上簡化延伸噴管展開時序，提高整套系統(tǒng)的可靠性。

技術特征：

1.一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：包括延伸噴管、上面子級（3）、級間段（4）、下面子級（5）和球鎖（6）；

2.根據權利要求1所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：所述延伸噴管包括延伸錐（1）、固定錐（2）、泡沫導向機構（7）和自鎖片（8）；

3.根據權利要求2所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：所述泡沫導向機構（7）的軸線處設置有柱形通孔；柱形通孔的直徑與固定錐（2）大徑端的直徑相同；固定錐（2）設置在泡沫導向機構（7）的通孔中，實現延伸錐（1）沿軸向向后平移時，泡沫導向機構（7）的通孔實現導向作用。

4.根據權利要求3所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：自展開結構的工作過程為：

5.根據權利要求4所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：所述延伸錐（1）與固定錐（2）的錐度相同，且延伸錐（1）的小徑端直徑與固定錐（2）的大徑端直徑相同；實現延伸錐（1）相對于固定錐（2）平移到位后，延伸錐（1）的小徑端與固定錐（2）的大徑端對接。

6.根據權利要求5所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：所述延伸錐（1）相對于固定錐（2）平移到位后，通過自鎖片（8）將延伸錐（1）和固定錐（2）鎖緊，實現對延伸噴管的鎖定。

7.根據權利要求4所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：延伸錐（1）平移到位后，在上面子級（3）中的發(fā)動機的燃氣作用下，泡沫導向機構（7）燃燒去除。

8.根據權利要求4所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：通過設計優(yōu)化時序，實現控制級間段（4）內建壓時間，實現調節(jié)延伸噴管的展開速度，防止由于延伸錐（1）平移速度過快或過慢導致的延伸錐（1）與固定錐（2）之間撞擊損傷及展開失敗。

9.根據權利要求8所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：設計后,?級間段（4）內建壓時長為10-50ms。

10.根據權利要求8所述的一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，其特征在于：設計后,?延伸噴管的展開時長為20ms。

技術總結
本發(fā)明涉及一種用于火箭發(fā)動機延伸噴管自展開結構，屬于火箭發(fā)動機性能技術領域；包括延伸噴管、上面子級、級間段、下面子級和球鎖；其中，上面子級、級間段、下面子級均為筒段結構；上面子級、級間段、下面子級沿軸向依次同軸對接；延伸噴管同軸設置在級間段內腔中；延伸噴管的軸向一端與上面子級固連；延伸噴管的軸向另一端通過球鎖與下面子級連接；延伸噴管實現沿軸向展開；本發(fā)明實現進一步減輕延伸噴管結構質量，提高延伸噴管技術的整體性能優(yōu)勢。

技術研發(fā)人員：關興太,吳亞東,林三春,謝玨帆,尹宇輝,賈睿
受保護的技術使用者：北京宇航系統(tǒng)工程研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19