一种固体助推发动机的出口堵盖受力测量装置

摘要

本发明涉及一种固体助推发动机的出口堵盖受力测量装置，属于固体火箭冲压发动机技术领域。所述测量装置主要由堵头、密封圈、滑块、润滑油、压力传感器以及框体组成；框体的下端与发动机壳体固定连接，框体内部的滑块与发动机壳体内部的固体推进剂相接触，堵头以及压力传感器分别安装在框体的上端，润滑油填充在由框体、滑块、堵头、压力传感器以及密封圈形成的密封腔体中，由固体推进剂燃烧产生的压强经过未燃烧的固体推进剂、滑块以及润滑油的传递作用使压力传感器采集得到压强，并根据简单计算得到出口堵盖受力大小，进而为出口堵盖精细化设计提供依据，有效降低出口堵盖设计难度，确保固体助推发动机“转级过程”顺利进行。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量固体助推发动机工作过程中出口堵盖的受力装置，属于固体火箭冲压发动机技术领域。

背景技术

固体火箭冲压发动机体积比冲高，能够提供导弹全程超声速巡航动力，是当今各军事强国研究的热点。由于固体火箭冲压发动机不能产生静止推力，常与助推器组合使用，为了缩小体积，通常把助推器直接浇注于冲压发动机燃烧室构成“整体式”组合方式。在整体式固体火箭冲压发动机工作过程中，会经历从助推器工作结束到冲压发动机接力的转换过程，常称作“转级过程”，该过程是否成功对于飞行成败具有决定性影响。

作为“转级过程”中的重要一环，出口堵盖是整体式固体火箭冲压发动机的重要组成部分，一般位于燃烧室与进气道之间。助推器工作时，出口堵盖要能承受固体助推发动机工作高压。鉴于出口堵盖工作特点，其设计时应遵循以下原则：(1)结构简单，质量轻；(2)工作原理简单，工作可靠；(3)转级时间尽可能短，一般不大于300ms～500ms；(4)转级过程不能给发动机工作和导弹飞行带来不利影响；(5)不产生影响发动机正常工作和载机安全的抛出物。然而，由于出口堵盖位于燃烧室与进气道之间，安装空间受限，且助推器工作时，出口堵盖还要承受固体助推发动机的工作高压，因此其设计研制存在较大难度。

为降低出口堵盖研制难度，需精确了解出口堵盖受力环境。固体助推发动机一般采用中心孔式药型，其工作压强可直接由压强传感器直接测量。但是出口堵盖承受的压强是由固体助推发动机工作压强经过未燃烧的固体推进剂“衰减”传递得到的，不能直接测量，目前也未见到用于出口堵盖受力测量装置的相关报道。

发明内容

为了克服现有测量技术的不足，本发明的目的在于提供一种固体助推发动机的出口堵盖受力测量装置，该测量装置可有效获得固体助推发动机工作时出口堵盖部位受压情况，为出口堵盖精细化设计提供依据，有效降低出口堵盖设计难度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种固体助推发动机的出口堵盖受力测量装置，所述测量装置包括堵头、密封圈、滑块、润滑油、压力传感器以及框体；外部设备为发动机壳体和固体推进剂；

框体的内型面形成一端开放一端封闭的矩形腔体，封闭端的端面上加工有两个安装孔；

框体腔体的非封闭端与发动机壳体固定连接，固体推进剂填充在发动机壳体的内部，滑块与框体的内型面间隙配合，且滑块与固体推进剂相接触；框体上的一个安装孔固定安装堵头，另一个安装孔固定安装压力传感器；润滑油填充在框体、滑块、堵头以及压力传感器形成的腔体中；滑块、堵头、压力传感器以及发动机壳体与框体的接触面处分别设置密封圈，防止润滑油以及固体推进剂产生的燃烧发生泄漏，确保所测压强真实有效。

固体助推发动机未工作时，滑块与固体推进剂应充分接触，以保证测试结果的真实有效；工作时，固体推进剂燃烧产生的压强通过未燃烧的固体推进剂传递给滑块，滑块挤压框体内的润滑油，从而使压力传感器采集得到压强。则固体助推发动机工作过程中出口堵盖部位受到的压强计算公式如下：

P＝P₁-P₀+F_f/A

式中，P₀未工作时压力传感器的初始压强，P₁工作时压力传感器采集到的压强，A滑块与润滑油接触的表面积，F_f滑块与框体之间的密封圈与框体之间的最大静摩擦力，而F_f的计算方法可以通过相关机械设计手册查取。

堵头、滑块和框体的材质均为钢材。

优选的，堵头和压力传感器的外表面上分别加工有螺纹，框体上两个安装孔的内表面上分别加工有螺纹，堵头和压力传感器分别与框体上的安装孔螺纹连接。

有益效果：

本发明所述测量装置主要是利用液体的压力传递作用测得固体助推发动机工作时出口堵盖受力大小，为出口堵盖精细化设计提供依据，有效降低出口堵盖设计难度，确保固体助推发动机“转级过程”顺利进行。

附图说明

图1为本发明所述测量装置的结构示意图。

图2为本发明所述测量装置与固体助推发动机的安装关系示意图。

其中，1-堵头，2-密封圈Ⅰ，3-滑块，4-螺钉，5-固体推进剂，6-发动机壳体，7-密封圈Ⅱ，8-密封圈Ⅲ，9-润滑油，10-密封圈Ⅳ，11-压力传感器，12-框体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。

实施例1

一种固体助推发动机的出口堵盖受力测量装置，所述测量装置包括堵头1、密封圈Ⅰ2、滑块3、螺钉4、密封圈Ⅱ7、密封圈Ⅲ8、润滑油9、密封圈Ⅳ10、压力传感器11以及框体12；外部设备为发动机壳体6和固体助推发动机内部的固体推进剂5；

堵头1的材质为钢材，其一端的外表面上加工有外螺纹和密封槽；

密封圈Ⅰ2、密封圈Ⅱ7、密封圈Ⅲ8和密封圈Ⅳ10的作用是防止润滑油9以及固体推进剂5产生的燃气发生泄漏，确保所测压强真实有效；

滑块3的材质为钢材，其相对的两个表面上均加工有密封槽；

压力传感器11的一端加工有外螺纹；

框体12的材质为钢材，其内型面形成一端开放一端封闭的矩形腔体，封闭端的端面上加工有两个安装孔，两个安装孔的内表面上均加工有内螺纹，其中一个安装孔内加工有密封槽；框体12的外型面上加工有螺纹孔和密封槽；

先将密封圈Ⅲ8放入滑块3的密封槽内，再将滑块3放入框体12腔体的非封闭端，滑块3与框体12之间通过密封圈Ⅲ8实现密封；将密封圈Ⅱ7放入框体12外型面的密封槽内，再用螺钉将框体12与发动机壳体6之间，且滑块3与发动机壳体6内部的固体推进剂5相接触，密封圈Ⅱ7实现框体12与发动机壳体6之间的密封；通过框体12上的安装孔将润滑油9注入到框体12腔体内部；先将密封圈Ⅰ2放入堵头1的密封槽内，再将堵头2拧入框体12，且堵头2是与框体12上无密封槽的安装孔螺纹连接的，密封圈Ⅰ2实现堵头1与框体12之间的密封；先将密封圈Ⅳ10放入框体12安装孔的密封槽内，再将压力传感器11拧入框体12，且压力传感器11是与框体12上加工有密封槽的安装孔螺纹连接的，密封圈Ⅳ10实现压力传感器11与框体12之间的密封，即完成所述测量装置与固体助推发动机之间的组装，如图1和图2所示。

固体助推发动机未工作时，滑块3与固体推进剂5应充分接触，以保证测试结果的真实有效；工作时，固体推进剂5燃烧产生的压强通过未燃烧的固体推进剂5传递给滑块3，滑块3挤压框体12内的润滑油9，从而使压力传感器11采集得到压强。则根据如下公式计算固体助推发动机工作过程中出口堵盖部位受到的压强：

P＝P₁-P₀+F_f/A

式中，P₀未工作时压力传感器11的初始压强，P₁工作时压力传感器11采集到的压强，A滑块3与润滑油9接触的表面积，F_f密封圈Ⅲ8与框体12之间的最大静摩擦力，而F_f的计算方法可以通过相关机械设计手册查取。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。