【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航天器制造，具体涉及一种四面棱锥形导流器及其设计方法。
技术介绍
1、地面固定发射主要是利用固定在地面上的发射系统实施导弹发射。中、远程地地导弹和地空导弹多采用这种发射方式，如：洲际导弹等。地面固定发射装置一般固定在地面上，发射时，导弹产生高温、高压的燃气流会对发射阵地地面冲击、破坏。传统的燃气流排导方式是在发射阵地预先构筑一定范围的水泥阵地，即水泥导流槽。但由于中、远程导弹射程远、推力大，水泥导流槽不能完全承受大载荷的高温燃气流冲刷，在导弹第一发射后，水泥导流槽局部被燃气流冲刷坏，必须经过水泥修补，才能进行第二次发射使用。水泥修补工序多、周期长，不满足导弹连续发射的要求，因此必须提供一种能承受大载荷的高温燃气流冲刷要求并能连续发射的燃气流排导装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是针对上述技术的不足，提供一种四面棱锥形导流器及其设计方法，能承受大载荷的高温燃气流冲刷，满足导弹连续发射的要求。
2、为实现上述目的，本专利技术所设计的四面棱锥形导流器，包括金属骨架和非金属保护罩，所述金属骨架包括一块纵板和一块横板，所述纵板和横板尺寸相同，所述纵板和横板均为等腰梯形状，所述纵板的中轴线沿顶部向下开有第一凹槽，所述横板的中轴线沿底部向上开有第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽的长度之和为所述纵板的高度，所述纵板和横板通过所述第一凹槽和第二凹槽相交插入并焊接形成十字框架，所述十字框架倾斜的端面上分别焊接一块面板共四块面板形成与所述非金属保护罩内型面相适宜的斜面，
3、一种所述四面棱锥形导流器的设计方法，包括如下步骤：
4、a)根据发动机喷管出口截面直径进行导流器的结构参数设计，包括导流器底面边长l和导流器高度h，导流器底面边长l满足如下要求：
5、l＝kdde
6、式中，kd为导流器底面边长系数，取1.2～1.5，de为发动机喷管出口截面直径；
7、导流器总高度h满足如下要求：
8、h＝kede
9、式中，ke为导流器高度系数，取0.7～1.0；
10、b)根据工况需要选择非金属保护罩材料，包括碳纤维氨酚醛树脂或碳纤维镁酚醛树脂，确定非金属保护罩的结构参数，包括非金属保护罩的头部厚度h1、非金属保护罩的斜边厚度t和非金属保护罩的两斜面间的过渡圆角r，非金属保护罩的头部厚度h1满足如下要求：
11、h1＝kc×a×(γ×t)
12、式中，kc为非金属厚度修正系数，取2～3.5，a为非金属保护罩的使用次数，取2～4次；γ为烧蚀率，取0.03～0.08mm/s，t为烧蚀时间，取6～12s；
13、非金属保护罩斜边厚度t满足如下要求：
14、t＝kf×a×(γ×t)
15、式中，kf为非金属厚度第二修正系数，取1.5～2.2；
16、过渡圆角r为0.1～0.15l；
17、c)根据工况需要选择金属骨架材料，包括普通碳素结构钢或高强度焊接结构钢，厚度为1.5～3.5mm；
18、d)根据导流器的结构参数进行三维建模，取得三维结构模型，结构设计质量满足设计输入要求，根据搭建的三维结构模型加载额定载荷进行仿真分析计算，计算得出三维结构模型的仿真最大应力及仿真最大变形，并标识出最大点的相应位置，仿真最大应力记为σ仿max，仿真最大变形记为a仿max，根据仿真计算的仿真最大应力计算安全系数，安全系数的计算公式如下：
19、
20、式中，σs为金属骨架材料的屈服强度，ks为焊缝强度系数，取0.7～1.0，ns为安全系数，不小于1.5，仿真最大变形小于2l‰，若安全系数ns、仿大变形a仿max满足设计要求则进行下一步，若不满足设计要求，则优化导流器的结构参数，修改导流器边长系数kd、导流器高度系数ke、非金属厚度修正系数kc和非金属厚度第二修正系数kf，直至安全系数ns、仿真最大变形a仿max满足设计要求为止；
21、e)满足安全系数ns和仿真最大变形a仿max要求后，导流器结构参数定型，分别按定型参数制造非金属保护罩和金属骨架，非金属保护罩模压成型后套入焊接成型的金属骨架上，套入前在金属骨架各面板上涂抹带粘接性能的抗高温冲刷涂料，24小时固化后产品样机装配完成。
22、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：
23、1、产品满足连续发射需求，多次使用，维护成本低；
24、2、产品四周排导，能承受中、远程地地导弹大载荷的高温燃气流冲刷。
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1.一种四面棱锥形导流器，包括金属骨架(1)和非金属保护罩(2)，其特征在于：所述金属骨架(1)包括一块纵板(3)和一块横板(4)，所述纵板(3)和横板(4)尺寸相同，所述纵板(3)和横板(4)均为等腰梯形状，所述纵板(3)的中轴线沿顶部向下开有第一凹槽(5)，所述横板(4)的中轴线沿底部向上开有第二凹槽(6)，所述第一凹槽(5)和第二凹槽(6)的长度之和为所述纵板(3)的高度，所述纵板(3)和横板(4)通过所述第一凹槽(5)和第二凹槽(6)相交插入并焊接形成十字框架(7)，所述十字框架(7)倾斜的端面上分别焊接一块面板(8)共四块面板(8)形成与所述非金属保护罩(2)内型面相适宜的斜面，所述非金属保护罩(2)罩在所述面板(8)上。
2.一种如权利要求1所述四面棱锥形导流器的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种四面棱锥形导流器，包括金属骨架(1)和非金属保护罩(2)，其特征在于：所述金属骨架(1)包括一块纵板(3)和一块横板(4)，所述纵板(3)和横板(4)尺寸相同，所述纵板(3)和横板(4)均为等腰梯形状，所述纵板(3)的中轴线沿顶部向下开有第一凹槽(5)，所述横板(4)的中轴线沿底部向上开有第二凹槽(6)，所述第一凹槽(5)和第二凹槽(6)的长度之和为所述纵...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文，李天明，朱国刚，梁刚，江毅，周萌，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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