РАЗДВИЖНОЕ СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2001 года по МПК F02K1/09 F02K9/97 

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании раздвижных сопел ракетных двигателей.

Известны раздвижные сопла, имеющие выдвижной конический насадок, который перед началом или во время работы двигателя устанавливается в рабочее положение (см. патент США N 4383407 от 17.05.83 г. Thikol Corporation, автор Frank S. Ihman, МКИ F 02 K 1/09). Такое сопло имеет направляющие в виде нескольких винтов, которые приводятся во вращение специальным приводом. Скорость раздвижки такого сопла весьма ограничена.

Известно раздвижное сопло, в котором насадки центрируются при помощи двухзвенных рычагов (пантографов). Внутри сдвигаемых насадков установлены сбрасываемые цилиндрические оболочки с торцевыми крышками. В случае холодной раздвижки (до запуска двигателя) с помощью привода цилиндрические оболочки выполняют вспомогательную роль по дополнительному центрированию сдвигаемых насадков. В случае горячей раздвижки (после запуска двигателя) на цилиндрических оболочках появляется газодинамическая сила трения, которая способствует более быстрой раздвижке насадков (международная заявка WO 98/28533, взята за прототип).

Необходимо отметить, что в случае горячей раздвижки в исходном положении на торцевые крышки цилиндрических оболочек действует донное давление от расширяющейся струи истекающих газов, которое препятствует началу процесса раздвижки насадков. Чтобы раздвинуть насадки, привод должен преодолеть усилие от донного давления, что является одним из недостатков данной схемы.

Технической задачей данного изобретения является устранение указанного недостатка, обеспечение надежной раздвижки и фиксации насадков при горячей раздвижке.

Технический результат достигается тем, что в известном раздвижном сопле, содержащем стационарную часть и сдвигаемые насадки, механизм центрирования насадков и цилиндрические оболочки внутри каждого насадка на срезе самой внутренней оболочки установлены щитки, выступающие внутрь проточного тракта сопла и имеющие полки, размещенные между цилиндрической оболочкой и цилиндрическим направляющим пояском раструба. Полки щитков и цилиндрическая оболочка в области среза неподвижного раструба связаны шарнирно, причем в обхватывающей цапфе шарнира выполнен паз для выхода щитка из зацепления с оболочкой при его развороте.

На фиг. 1 изображен внешний вид раздвижного сопла в сложенном положении. На фиг. 2 показана выноска I в более крупном масштабе. На фиг. 3 показана выноска I в процессе раздвижки насадка в момент отделения щитка от цилиндрической оболочки.

Раздвижное сопло (см. фиг. 1) имеет стационарную часть раструба 1 и выдвижной конический насадок 2, внутри которого установлена цилиндрическая оболочка 3. В качестве механизма бесперекосного движения насадков используются, например, двухзвенные рычажные механизмы (пантографы) 4. Внутри насадка 2 со стороны большего торца внутри цилиндрической оболочки установлены щитки 5. Щиток 5 имеет ось вращения 6, которая шарнирно установлена в обхватывающей цапфе 7, закрепленной на цилиндрической оболочке 3, причем в обхватывающей цапфе 7 имеется паз для выхода оси вращения 6 и всего щитка 5 при его развороте. На щитке 5 выполнена полка 8, которая находится между цилиндрической оболочкой 3 и направляющим цилиндрическим пояском раструба 1.

Пока полка 8 щитка 5 находится между цилиндрической оболочкой 3 и направляющим цилиндрическим пояском раструба 1, поворот щитка 5 вокруг оси вращения 6 невозможен. Фиксация насадка 2 в исходном положении обеспечивается упорами (на фиг. 1 не показаны), которые стягиваются разрывной лентой 9. Щиток 5 от воздействия газового потока защищен теплоизоляцией, рассчитанной на период задержки раздвижки насадка (1 - 2 сек).

Работает раздвижное сопло следующим образом. После запуска двигателя через 0,5 - 1 сек подрывается лента 9 и происходит расфиксация насадка 2. На щитках 5 возникает газодинамическая сила, которая преодолевает донное давление истекающей струи и начинает выдвигать насадок 2 и цилиндрическую оболочку 3 по ходу газовой струи на 50 - 70 мм. На цилиндре 2 возникает сила трения от газовой струи, которая по мере движения увеличивается. Поэтому, чтобы не вызвать чрезмерного удара при стыковке насадка 2 в неподвижный раструб 1, целесообразно исключить движущую силу на щитках 5. Исключение этой силы происходит автоматически. После прохождения полки 8 щитка 5 среза раструба 1 (см. фиг. 3) газодинамическая сила щитка 5 разворачивает щиток вокруг оси 6 на угол ~ 90^o и ось 6 щитка вместе с со щитком 5 и полкой 8 вылетает из паза охватывающей цапфы 7. Далее до конца стыковки на цилиндрическую оболочку действует только газодинамическая сила трения, которая и обеспечивает необходимое усилие для обжатия амортизатора 10 и фиксации насадка 2 в рабочем положении при помощи цанг 11, не вызывая чрезмерного удара. Затем оболочка отделяется или отгорает и сопло начинает работать в расчетном режиме.

Таким образом, предлагаемая конструкция раздвижного сопла ракетного двигателя с автоматически сбрасываемыми щитками 5 обеспечивает необходимое начальное усилие для движения одного насадка или системы насадков и расчетные газодинамические силы для четкой фиксации насадков за счет сил инерции в рабочем положении при минимальном весе привода выдвижения насадков.

Раздвижное сопло ракетного двигателя содержит стационарную часть и сдвигаемые насадки, механизм центрирования насадков и цилиндрические оболочки внутри каждого насадка. На срезе самой внутренней оболочки установлены щитки, выступающие внутрь проточного тракта сопла и имеющие полки, размещенные между цилиндрической оболочкой и цилиндрическим направляющим пояском раструба. Полки щитков и цилиндрическая оболочка в области среза неподвижного раструба связаны шарнирно, причем в обхватывающей цапфе шарнира выполнен паз для выхода щитка из зацепления с оболочкой при его развороте. Изобретение позволяет обеспечить горячую раздвижку одного насадка или системы насадков при помощи автоматически сбрасываемых щитков, что обеспечивает расчетные газодинамические и инерционные силы для четкой фиксации насадков в рабочем положении при минимальном весе привода выдвижения насадков. 3 ил.

Раздвижное сопло ракетного двигателя, содержащее стационарную часть и сдвигаемые насадки, механизм центрирования насадков и цилиндрические оболочки внутри каждого насадка, отличающееся тем, что на срезе самой внутренней оболочки установлены щитки, выступающие внутрь проточного тракта сопла и имеющие полки, размещенные между цилиндрической оболочкой и цилиндрическим направляющим пояском раструба, полки щитков и цилиндрическая оболочка в области среза неподвижного раструба связаны шарнирно, причем в обхватывающей цапфе шарнира выполнен паз для выхода щитка из зацепления с оболочкой при его развороте.