一种发动机喷管、固体火箭发动机和固体火箭制造技术

本发明专利技术公开一种发动机喷管、固体火箭发动机和固体火箭，其中发动机喷管包括喷管壳体；绝热层；背衬；扩散段；其中所述喉衬和所述绝热层两者之间设置有相邻的相邻连接面，所述相邻连接面上位于靠近收敛型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离，大于或等于所述相邻连接面上位于靠近扩散型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离。通过上述设置，放开了对喉衬的轴向约束，能够降低轴向拉应力，从而避免了现有技术中因绝热层限制喉衬膨胀而导致喉衬断裂等的情况出现；以及可增加收敛比，使得第一连接点远离喷管的回转轴线设置，使得远离喉衬上的最近点越远可降低了燃气的流速，以减小对绝热层和喉衬两者之间的相邻连接面的烧蚀，以提高结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机喷管、固体火箭发动机和固体火箭
本专利技术涉及航空航天
，具体涉及一种发动机喷管、固体火箭发动机和固体火箭。
技术介绍
随着固体火箭发动机的发展，发动机的种类越来越多样化，发动机的结构设计显得愈发重要。其中发动机喷管是固体火箭发动机的重要部件之一，用于将发动机燃烧室中的高温高压燃气进行膨胀加速排出做工，为火箭提供所需的推力。现有技术中公开了一种固体火箭发动机喷管，其包括收敛段绝热层、喉衬、背衬、扩散段绝热层和喷管壳体，各部件之间以轴向圆柱面及端面构成的台阶互相衔接密封组装。其中由于喉衬轴向两端分别受到与其相邻的收敛段绝热层和扩散段绝热层的夹持，当固体火箭发动机试车时，喉衬自身受热后发生膨胀，由于喉衬的沿膨胀方向的两侧都受到了约束，使得喉衬内部热应力得不到释放，导致喉衬出现环向断裂、局部区域蹦块或冲掉等现象。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的发动机喷管中的喉衬在受热后由于热应力得不到释放而导致损坏的缺陷，从而提供一种发动机喷管。一种发动机喷管，其为回转体结构，包括：喷管壳体；绝热层，其位于所述喷管壳体的内侧；背衬，其位于所述喷管壳体的内侧,且沿燃气的流动方向和所述绝热层相邻设置；喉衬，其分别位于所述绝热层的内侧、所述背衬的内侧，所述绝热层至喉衬的内型面为收敛型面；扩散段，其位于所述喷管壳体的内侧，且沿燃气的流动方向分别和所述背衬、所述喉衬相邻设置，所述喉衬至所述扩散段的内型面为扩散型面；其中所述喉衬和所述绝热层之间设置有相邻连接面，所述相邻连接面上位于靠近收敛型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离，大于或等于所述相邻连接面上位于靠近扩散型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离。进一步地，所述相邻连接面上的任意一点距离所述喷管壳体的轴线的距离均相等。进一步地，所述背衬的端部嵌设于所述绝热层内。进一步地，所述喉衬包括多个彼此搭接的喉衬本体，多个所述喉衬本体沿所述燃气的流动方向相邻设置。进一步地，相邻的所述喉衬本体之间设置有台阶面。进一步地，所述绝热层和所述喉衬两者之间的相邻连接面上的第一连接点处的对流换热强度不大于所述喉衬上的最近点处的对流换热强度的三分之一；所述第一连接点是指所述绝热层和所述喉衬两者之间的相邻连接面上最远离所述扩散段的点；所述最近点是指所述喉衬上最靠近所述喷管的回转轴线的点。进一步地，所述第一连接点处的收敛比大于等于2且小于等于5，其中所述收敛比是指所述第一连接点处的半径和所述最近点处的半径之比。进一步地，所述喷管中的各部件之间的轴向配合间隙为0.08±0.04毫米，径向配合间隙不大于0.1毫米。一种固体火箭发动机，包括：燃烧室，其内设置有适于放置推进剂装药的容纳腔；点火装置，其位于所述燃烧室内，所述点火装置具有燃气通道；如上述的发动机喷管，其和所述燃气通道连通设置，所述推进剂装药经所述点火装置点燃成为燃气后通过所述燃气通道进入所述发动机喷管内。一种固体火箭，包括：整流罩舱；若干子级，其连接于所述整流罩舱，至少其中一个所述子级内设有如上述的固体火箭发动机；尾翼，其连接于所述子级。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的一种发动机喷管，其为回转体结构，包括：喷管壳体；绝热层，其位于所述喷管壳体的内侧；背衬，其位于所述喷管壳体的内侧,且沿燃气的流动方向和所述绝热层相邻设置；喉衬，其分别位于所述绝热层的内侧、所述背衬的内侧，所述绝热层至喉衬的内型面为收敛型面；扩散段，其位于所述喷管壳体的内侧，且沿燃气的流动方向分别和所述背衬、所述喉衬相邻设置，所述喉衬至所述扩散段的内型面为扩散型面；其中所述喉衬和所述绝热层之间设置有相邻连接面，所述相邻连接面上位于靠近收敛型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离，大于或等于所述相邻连接面上位于靠近扩散型面的部位与所述喷管壳体的轴线的距离。此结构的一种发动机喷管，通过上述设置，放开了对喉衬的轴向约束，能够降低轴向拉应力，当高温燃气经过喉衬时，喉衬会因温度过高而膨胀时，绝热层并未限制喉衬的膨胀，从而避免了现有技术中因绝热层限制喉衬膨胀而导致喉衬断裂等的情况出现，以确保结构的安全性；以及可增加收敛比，使得第一连接点远离喷管的回转轴线设置，即远离喉衬上的最近点设置，由于喉衬上的最近点处的燃气的流速最高，使得远离喉衬上的最近点越远可降低了燃气的流速，以减小对绝热层和喉衬两者之间的相邻连接面的烧蚀，以提高结构的可靠性。2.本专利技术提供的一种发动机喷管，所述背衬的端部嵌设于所述绝热层内。此结构的一种发动机喷管，通过上述设置，尽可能地增大了绝热层的厚度，由于固体火箭发动机的径向高过载会对加大对绝热层的烧蚀，但是由于绝热层的厚度较厚而能确保绝热层不会被烧蚀穿透。3.本专利技术提供的一种发动机喷管，所述喉衬包括多个彼此搭接的喉衬本体，多个所述喉衬本体沿所述燃气的流动方向相邻设置。此结构的一种发动机喷管，通过上述设置，当高温燃气经过时，喉衬本体发生膨胀后，绝热层和与其相邻的喉衬本体两者之间的摩擦力增大，可阻挡其他喉衬本体因温度降低收缩时朝向发动机燃烧室内脱落的情况出现。4.本专利技术提供的一种发动机喷管，相邻的所述喉衬本体之间设置有台阶面。此结构的一种发动机喷管，通过上述设置，便于定位安装喉衬本体。5.本专利技术提供的一种固体火箭发动机，包括：燃烧室，其内设置有适于放置推进剂装药的容纳腔；点火装置，其位于所述燃烧室内，所述点火装置具有燃气通道；如上述的发动机喷管，其和所述燃气通道连通设置，所述推进剂装药经所述点火装置点燃成为燃气后通过所述燃气通道进入所述发动机喷管内。此结构的一种固体火箭发动机，由于包括上述的发动机喷管，为此自然而然地具有因包括上述的发动机喷管所带来的优点。6.本专利技术提供的一种固体火箭，包括：整流罩舱；若干子级，其连接于所述整流罩舱，至少其中一个所述子级内设有如上述的固体火箭发动机；尾翼，其连接于所述子级。此结构的一种固体火箭，由于包括上述的固体火箭发动机，为此自然而然地具有因包括上述的固体火箭发动机所带来的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的实施例中提供的固体火箭发动机喷管的剖视图；附图标记说明：1-绝热层，2-喉衬，3-背衬，4-喷管壳体，5-台阶面，6-第一连接点，7-最近点。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机喷管，其为回转体结构，包括：/n喷管壳体(4)；/n绝热层(1)，其位于所述喷管壳体(4)的内侧；/n背衬(3)，其位于所述喷管壳体(4)的内侧,且沿燃气的流动方向和所述绝热层(1)相邻设置；/n喉衬(2)，其分别位于所述绝热层(1)的内侧、所述背衬(3)的内侧，所述绝热层(1)至喉衬(2)的内型面为收敛型面；/n扩散段，其位于所述喷管壳体(4)的内侧，且沿燃气的流动方向分别和所述背衬(3)、所述喉衬(2)相邻设置，所述喉衬(2)至所述扩散段的内型面为扩散型面；/n其特征在于，/n其中所述喉衬(2)和所述绝热层(1)之间设置有相邻连接面，所述相邻连接面上位于靠近收敛型面的部位与所述喷管壳体(4)的轴线的距离，大于或等于所述相邻连接面上位于靠近扩散型面的部位与所述喷管壳体(4)的轴线的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种发动机喷管，其为回转体结构，包括：
喷管壳体(4)；
绝热层(1)，其位于所述喷管壳体(4)的内侧；
背衬(3)，其位于所述喷管壳体(4)的内侧,且沿燃气的流动方向和所述绝热层(1)相邻设置；
喉衬(2)，其分别位于所述绝热层(1)的内侧、所述背衬(3)的内侧，所述绝热层(1)至喉衬(2)的内型面为收敛型面；
扩散段，其位于所述喷管壳体(4)的内侧，且沿燃气的流动方向分别和所述背衬(3)、所述喉衬(2)相邻设置，所述喉衬(2)至所述扩散段的内型面为扩散型面；
其特征在于，
其中所述喉衬(2)和所述绝热层(1)之间设置有相邻连接面，所述相邻连接面上位于靠近收敛型面的部位与所述喷管壳体(4)的轴线的距离，大于或等于所述相邻连接面上位于靠近扩散型面的部位与所述喷管壳体(4)的轴线的距离。


2.根据权利要求1所述的一种发动机喷管，其特征在于，所述相邻连接面上的任意一点距离所述喷管壳体(4)的轴线的距离均相等。


3.根据权利要求1或2所述的一种发动机喷管，其特征在于，所述背衬(3)的端部嵌设于所述绝热层(1)内。


4.根据权利要求3所述的一种发动机喷管，其特征在于，所述喉衬(2)包括多个彼此搭接的喉衬本体，多个所述喉衬本体沿所述燃气的流动方向相邻设置。


5.根据权利要求4所述的一种发动机喷管，其特征在于，相邻的所述喉衬本体之间设置有台阶面(5)。


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【专利技术属性】
技术研发人员：彭小波，董彦民，张勇，
申请(专利权)人：北京星际荣耀空间科技有限公司，北京星际荣耀科技有限责任公司，北京星际智造科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11