一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置及方法与流程

1.本发明涉及燃气喷口调节装置，特别是一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置及方法。


背景技术：

2.固体轨控发动机是用于飞行器姿态或者轨道控制的固体火箭发动机，它利用发动机工作产生的燃气横向喷射，获得作用于飞行器的横向推力，从而产生机动控制力或力矩。其中，固体轨控发动机的推力轴线位置精度是推力精准控制的重要指标。工程应用中，固体轨控发动机的燃气阀门由于加工精度与装配误差，导致轨控发动机的燃气喷口口角度偏离名义推力轴线较多，在工作过程中无法保证轨控发动机的推力控制精度，因而限制了固体轨控发动机实际应用能力。
3.为了解决燃气阀门在装配完成后无法调节燃气喷口角度，轨控发动机推力轴线偏移较多，影响轨控发动机实际工作状态的问题，亟需开发一种具有调节燃气阀门喷口角度的调节装置来满足轨控发动机高精度推力控制的工作需求。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，解决了燃气阀门在总装完成后无法调节燃气喷口角度，轨控发动机推力轴线位置精度较低，影响轨控发动机实际应用能力的问题。
5.本发明的技术解决方案是：
6.一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，包括喷管、连接法兰、连接座、球形柱、定位工装、定位芯棒、舱体、紧固螺钉；喷管与舱体固定连接，连接法兰螺纹连接于喷管的外臂，紧固螺钉穿过连接座并与连接法兰螺纹连接，球形柱与连接座的球形安装腔室球铰接连接；定位工装可拆卸连接于舱体；定位芯棒可从定位工装的内孔插入到球形柱的内孔中，用以调节球形柱的出口角度。
7.可选地，所述连接座包括底座和端盖，底座朝向端盖的表面从中心向外依次为第一圆环面、台阶面、第二圆环面，台阶面沿着喷管的轴线方向延伸，第一圆环面和第二圆环面垂直于喷管的轴线，台阶面的两端分别连接第一圆环面和第二面环面，端盖5朝向底座3的端面与底座相适配。
8.可选地，所述定位工装与舱体之间通过固定螺钉、定位销钉可拆卸连接，舱体开设有高精度的定位销孔，定位销钉穿过定位工装插入定位销孔内，固定螺钉穿过定位工装与舱体螺纹连接。
9.可选地，所述定位销钉设置两个，且两个定位销钉绕喷管轴线呈对角设置。
10.可选地，连接法兰通过螺纹连接的方式与喷管固联。
11.可选地，底座加工密封槽，与喷管、球形柱之间采用o形圈密封结构方式，实现喷口调节装置与发动机喷管之间的气动密封。具体的，所述o形圈设置两个，一个o形圈连接于底
座的球形安装腔室表面，另一个o形圈连接于底座3朝向喷管的端面。
12.可选地，定位工装与舱体通过两个定位销钉进行定位，通过两个固定螺钉进行固定。
13.可选地，采用定位工装与定位芯棒，调节球形柱的燃气喷口角度，提高轨控发动机推力轴线的位置精度。
14.可选地，连接法兰、底座、端盖采用圆周分布的紧固螺钉将球形柱定位后紧固。
15.可选地，连接法兰、底座、球形柱、端盖采用耐高温高硬度金属材料。
16.一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节方法，使用上述任一所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，包括：
17.s1:将连接法兰与喷管连接，并通过紧固螺钉将连接法兰、底座、球形柱与端盖装配到位；
18.s2:以舱体上的定位销孔为基准，对角安装两个定位销钉，定位销钉穿过定位工装并插入定位销孔，然后将固定螺钉穿过定位工装、并与舱体螺纹连接；
19.s3:将紧固螺钉拧松至球形柱可自由调节，将定位芯棒从定位工装内孔插入到球形柱内孔中，球形柱内孔中心轴即调节至与定位工装内孔中心轴线重合；
20.s4:拧紧紧固螺钉；
21.s5:将定位芯棒取下，依次将固定螺钉、定位销钉、定位工装拆除。
22.可选地，所述步骤s3中，多个紧固螺钉依次拧松。
23.可选地，所述步骤s4中，紧固螺钉采用固定扭矩对称紧固。
24.综上所述，本技术至少包括以下有益技术效果：
25.本发明解决了燃气阀门在总装完成后无法调节燃气喷口角度，轨控发动机推力轴线位置精度较低的问题。与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：可以实现燃气喷口角度的精准调节，且单个燃气阀门喷口调节装置所需空间，结构质量，较小，安装灵活。
附图说明
26.图1为本发明一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置的调节过程示意图；
27.图2为图1的右视图；
28.图3a为本发明一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置调节完成状态示意图，图3b为图3a的右视图。
29.附图标记说明：1、喷管；2、连接法兰；3、底座；4、球形柱；5、端盖；6、定位工装；7、定位芯棒；8、舱体；9、o形圈；10、紧固螺钉；11、固定螺钉；12、定位销钉。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
31.参照图1，为本发明一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置的调节过程示意图。本调节装置包括喷管1、连接法兰2、底座3、球形柱4、端盖5、定位工装6、定位芯棒7、舱体8、o形圈9、紧固螺钉10、固定螺钉11、定位销钉12。
32.舱体8与与喷管1固定连接，连接法兰2套设于喷管1外部并与喷管1螺纹连接，紧固
螺钉10依次穿过端盖5、底座3、并与连接法兰2螺纹连接。底座3和端盖5在正对喷管1的位置形成球形安装腔室，球形柱4位于球形安装腔室内。
33.o形圈9设置两个，一个o形圈9连接于底座3的球形安装腔室表面，用于密封球形柱4与底座3之间的间隙，另一个o形圈9连接于底座3朝向喷管1的端面，用于对底座3和喷管1的端面之间的间隙进行密封。
34.底座3朝向端盖5的表面从中心向外依次为第一圆环面、台阶面、第二圆环面，台阶面沿着喷管1的轴线方向延伸，第一圆环面和第二圆环面垂直于喷管1的轴线，台阶面的两端分别连接第一圆环面和第二面环面。端盖5朝向底座3的端面与底座相适配，使得底座3和端盖5的球形面对正更加精准。
35.具体喷口调节过程如下：
36.连接法兰2通过螺纹与喷管1连接到位，两个o形圈9安装至底座3中，采用8个紧固螺钉10依次将连接法兰2、底座3、球形柱4与端盖5按图1所示的装配方式装配到位。
37.舱体8与定位工装6对角加工了两个高精度定位销孔，以舱体8上定位销孔为基准，对角安装两个定位销钉12将定位工装6定位，通过定位销钉的定位，定位工装6的内孔中心轴线以舱体8为基准具有很高的位置精度，然后再用两个固定螺钉11固联定位工装6与舱体8。
38.将8个紧固螺钉10依次拧松至球形柱4可自由调节喷口角度，用定位芯棒7从定位工装6内孔插入到球形柱4内孔中，球形柱4内孔中心轴即调节至与定位工装6内孔中心轴线重合，由于定位工装6内孔中心轴线已具有高位置精度，与之重合的球形柱4内孔中心轴线便调节至以舱体8为基准的高位置精度角度，即燃气喷口角度调节到位，轨控发动机推力轴线位置精度得到提高。
39.燃气喷口角度调节到位后，8个紧固螺钉10采用固定扭矩对称紧固。将定位芯棒7取下后，依次将固定螺钉11、定位销钉12、定位工装6拆除，燃气喷口调节到位状态如图2所示。
40.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：包括喷管(1)、连接法兰(2)、连接座、球形柱(4)、定位工装(6)、定位芯棒(7)、舱体(8)、紧固螺钉(10)；喷管(1)与舱体(8)固定连接，连接法兰(2)连接于喷管(1)的外臂，紧固螺钉(10)穿过连接座并与连接法兰(2)螺纹连接，球形柱(4)与连接座的球形安装腔室球铰接连接；定位工装(6)可拆卸连接于舱体(8)；定位芯棒(7)可从定位工装(6)的内孔插入到球形柱(4)的内孔中，用以调节球形柱(4)的出口角度。2.根据权利要求1所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述连接座包括底座(3)和端盖(5)，底座(3)朝向端盖(5)的表面从中心向外依次为第一圆环面、台阶面、第二圆环面，台阶面沿着喷管(1)的轴线方向延伸，第一圆环面和第二圆环面垂直于喷管(1)的轴线，台阶面的两端分别连接第一圆环面和第二面环面，端盖(5)5朝向底座(3)3的端面与底座(3)相适配。3.根据权利要求1所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述定位工装(6)与舱体(8)之间通过固定螺钉(11)、定位销钉(12)可拆卸连接，舱体(8)开设有高精度的定位销孔，定位销钉(12)穿过定位工装(6)插入定位销孔内，固定螺钉(11)穿过定位工装(6)与舱体(8)螺纹连接。4.根据权利要求3所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述定位销钉(12)设置两个，且两个定位销钉(12)绕喷管(1)轴线呈对角设置。5.根据权利要求2所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述底座(3)设置有o形圈(9)，用于实现与球形柱(4)之间、以及与喷管(1)之间的密封。6.根据权利要求5所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述o形圈(9)设置两个，一个o形圈(9)连接于底座(3)的球形安装腔室表面，另一个o形圈(9)连接于底座(3)3朝向喷管(1)的端面。7.根据权利要求2所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，其特征在于：所述连接法兰(2)、底座(3)、球形柱(4)、端盖(5)采用耐高温高硬度金属材料。8.一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节方法，其特征在于：使用权利要求1-8任一所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置，包括s1:将连接法兰(2)与喷管(1)连接，并通过紧固螺钉(10)将连接法兰(2)、底座(3)、球形柱(4)与端盖(5)装配到位；s2:以舱体(8)上的定位销孔为基准，对角安装两个定位销钉(12)，定位销钉(12)穿过定位工装(6)并插入定位销孔，然后将固定螺钉(11)穿过定位工装(6)、并与舱体(8)螺纹连接；s3:将紧固螺钉(10)拧松至球形柱(4)可自由调节，将定位芯棒(7)从定位工装(6)内孔插入到球形柱(4)内孔中，球形柱(4)内孔中心轴即调节至与定位工装(6)内孔中心轴线重合；s4:拧紧紧固螺钉(10)；s5:将定位芯棒(7)取下，依次将固定螺钉(11)、定位销钉(12)、定位工装(6)拆除。9.根据权利要求1所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节方法，其特征在于：所述步骤s3中，多个紧固螺钉(10)依次拧松。10.根据权利要求1所述的一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节方法，其特征在
于：所述步骤s4中，紧固螺钉(10)采用固定扭矩对称紧固。

技术总结
本发明公开了一种用于固体轨控发动机的燃气喷口调节装置及方法，通过燃气喷口调节装置，以发动机舱体为基准调节燃气喷口角度，提高轨控发动机推力轴线的位置精度，实现轨控发动机的精准控制。本结构包括喷管、连接法兰、底座、球形柱、端盖、定位工装、定位芯棒、舱体、O形圈、紧固螺钉、固定螺钉、定位销钉。布局形式如附图所示，轨控发动机喷管通过螺纹与连接法兰固定，定位工装与舱体通过两个定位销钉进行定位，两个固定螺钉进行固定，定位工装与定位芯棒保证燃气喷口角度调节到位，连接法兰、底座与端盖通过紧固螺钉将球形柱固定。与端盖通过紧固螺钉将球形柱固定。与端盖通过紧固螺钉将球形柱固定。


技术研发人员：蔡昌宗 张训国 彭文博 牛禄 程煜 陈井刚 李佳黛 余方印 尹大鹏
受保护的技术使用者：上海新力动力设备研究所
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/24