一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機制造技術

本實用新型專利技術涉及一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機。現有開式循環泵后擺液體火箭發動機推力較小，對軟管要求較低，不適用于大推力泵后搖擺發動機及大型運載火箭。本實用新型專利技術提供的開式液體火箭發動機以常平座十字軸心為搖擺中心，以推力室垂直狀態時的軸線為搖擺軸，伺服機構伸縮改變所述推力室的位置，同時發動機泵后金屬搖擺軟管對金屬管路進行變形補償，實現所述推力室以十字軸心為搖擺中心，繞軸線360

【技術實現步驟摘要】
一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機


[0001]本技術屬于及液體火箭發動機
，涉及一種開式循環液體火箭發動機，具體指一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機。

技術介紹

[0002]隨著空間站、深空探測及商業航天的不斷發展，運載任務對發動機的推力要求在持續增長，目前主要通過提高單臺液體火箭發動機推力的同時發展多機并聯組合技術來滿足需求。
[0003]目前國內外開式液體火箭發動機的總體布局主要是泵前布置搖擺軟管方式實現發動機搖擺，此類搖擺軟管為卸荷式軟管，通過外常平環或內常平環實現發動機搖擺，由于此類軟管的直徑較大，因此承壓能力相對較低。同時此類發動機大部分為單向搖擺方式，并且推力室和渦輪泵在一起整體搖擺，搖擺角度較小、搖擺空間也受到限制，同時多臺發動機并聯安裝時也受到空間限制而無法實現。
[0004]經檢索，在公開號CN112832926A公開了一種雙向泵后擺液體火箭發動機，包括機架和兩個電驅泵模塊；機架呈十字形從中軸線向四個方向伸展，在俯視角度的投影面上形成四個象限區域；所述電驅泵模塊固定連接在所述機架上，且兩個電驅泵模塊分別位于兩個成對角關系的象限區域中。此種液體火箭發動機的電驅泵模塊用于向主系統產生介質推動力，以調節發動機推力，由于發動機采用電驅動泵，省去了傳統液體火箭發動機以燃氣發生器為中心的一套副系統，發動機結構得以簡化，振源減少、振動降低電驅泵組件分別在機架形成的兩個對角象限布置，發動機重心較為平衡，在一定程度上夠解決雙向泵后擺的問題，但是該液體火箭發動機為20KN小推力電動泵推進發動機，對軟管的耐壓和形變要求較低，不適用于大推力泵后搖擺發動機及大型運載火箭。
[0005]基于上述原由，因此需要開展新型結構布局方式的大推力渦輪泵驅動的液體火箭發動機研究，為新型液體大推力火箭的總裝結構設計提供技術支持。

技術實現思路

[0006]針對上述問題，本技術的目的是提供一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，本技術的開式循環液體火箭發動機將渦輪泵依托于機架，三點支撐定位，突破傳統開式在渦輪泵泵前布置金屬搖擺軟管，將金屬搖擺軟管布置于渦輪泵出口導管，并進行模塊化布局，使得本技術的開式循環液體火箭發動機具備泵后雙向大角度搖擺，并且能夠快速高效進行裝配。
[0007]為了實現上述目的，本技術采用的技術方案如下：
[0008]一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：所述的發動機以常平座的十字軸心為搖擺中心，以發動機的推力室垂直狀態時的軸線為搖擺軸，所述發動機的伺服機構伸縮改變所述推力室的位置時，所述發動機的氧泵后管路和燃料泵后管路對金屬管路進行變形補償，實現所述推力室以十字軸心為搖擺中心，以軸線為搖擺軸
360
°
搖擺。
[0009]進一步，還包括渦輪泵、發生器、氣瓶模塊、電磁閥模塊、點火劑貯箱模塊、渦輪泵連接支架、氧入口導管和總裝導管。
[0010]進一步，還包括傳力座、常平座和機架；所述機架、常平座、傳力座和推力室依次通過螺栓連接。
[0011]進一步，所述的常平座為十字軸結構，軸心為搖擺中心，可在平面內360
°
旋轉。
[0012]進一步，所述的氧泵后管路包括第一氧泵后金屬搖擺軟管和第二氧泵后金屬搖擺軟管；所述的燃料泵后管路包括第一燃料泵后金屬搖擺軟管和第二燃料泵后金屬搖擺軟管；所述的泵后金屬搖擺軟管為耐泵后高壓的多層金屬波紋軟管，所述的多層金屬波紋軟管的外層為包有可進行軸向約束的一定角度的金屬絲網套，所述的泵后金屬搖擺軟管的位置與所述常平座的十字軸心在同一平面、且平行于所述常平座的軸線布置。
[0013]進一步，所述的伺服機構包括兩套，所述伺服機構布置于所述常平座的十字軸線上，所述伺服機構的一端與所述的機架鉸接，所述伺服機構的另一端與所述推力室的身部鉸接；以所述常平座的十字軸心為搖擺中心，以所述推力室垂直狀態時的軸線為搖擺軸，所述伺服機構伸縮改變所述推力室的位置時，所述泵后金屬搖擺軟管對所述的氧泵后管路和燃料泵后管路構成的金屬管路進行變形補償，實現推力室以十字軸心為搖擺中心，繞軸線360
°
搖擺。
[0014]進一步，所述的氣瓶模塊包括氣瓶安裝板、第一氣瓶、第二氣瓶、過濾器、充氣閥和氣瓶電磁閥，通過螺栓連接安裝于所述機架上；所述的電磁閥模塊包括電磁閥安裝板、電磁閥和電磁閥座，通過螺栓連接安裝于所述的機架上；所述的點火劑貯箱模塊包括貯箱安裝支架、點火劑貯箱、貯箱固定支架、貯箱電磁閥、雙單向閥和單向閥，通過螺栓連接安裝于所述機架上。
[0015]進一步，所述氣瓶模塊、電磁閥模塊、點火劑貯箱模塊及推力室、渦輪泵、發生器的接口通過所述的總裝導管連接，形成完整的發動機系統。
[0016]本技術由于采取以上技術方案，其具有以下優點和效果：
[0017](1)本技術提供的一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，在渦輪泵后管路安裝泵后金屬搖擺軟管，通過伺服機構伸縮調節推力室角度，泵后金屬搖擺軟管對金屬管路進行變形補償，可以實現推力室以常平座的十字軸心為搖擺中心，以推力室垂直狀態時的軸線為搖擺軸360
°
搖擺。
[0018](2)本技術的開式液體火箭發動機利用模塊化布局，將氣瓶模塊、電磁閥模塊及點火劑貯箱模塊集成在機架上，不僅便于分解拆裝，縮短裝配周期，同時也能控制發動機的裝配質量。
[0019](3)本技術的開式液體火箭發動機裝配時采用模塊化布局方式，結構緊湊，在發動機大批量生產的情況下，有效節約生產成本；同時本技術的開式液體火箭發動機模塊化布局方式可以節約火箭艙段的空間，有利于多臺發動機并聯布置，提高火箭運載能力。
附圖說明
[0020]圖1是本技術實施例1的液體火箭發動機的主視結構示意圖。
[0021]圖2是圖1的俯視圖。
[0022]圖3是本技術實施例1的液體火箭發動機的三維結構示意圖。
[0023]圖4是本技術實施例1氣瓶模塊裝配結構示意圖。
[0024]圖5是本技術實施例1電磁閥模塊裝配結構示意圖。
[0025]圖6是本技術實施例1火劑貯箱模塊裝配結構示意圖。
[0026]圖7是本技術實施例1的機架安裝模塊結構示意圖。
[0027]圖8是本技術實施例1的氧泵后管路路結構示意圖。
[0028]圖9是本技術實施例1的燃料泵后管路結構示意圖。
[0029]圖10是本技術實施例2提供的液體火箭發動機的先裝配推力室和各組合模塊結構示意圖。
[0030]圖11是本技術實施例3提供的液體火箭發動機先裝配機架模塊和渦輪泵結構示意圖。
[0031]其中，1
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推力室，2
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渦輪泵，3
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發生器，4
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氣瓶模塊，5
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【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：所述的發動機以常平座(10)的十字軸心為搖擺中心，以發動機的推力室(1)垂直狀態時的軸線為搖擺軸，所述發動機的伺服機構(15)伸縮改變所述推力室(1)的位置時，所述發動機的氧泵后管路(7)和燃料泵后管路(8)對金屬管路進行變形補償，實現所述推力室(1)以十字軸心為搖擺中心，以軸線為搖擺軸360
°
搖擺。2.根據權利要求1所述的一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：還包括渦輪泵(2)、發生器(3)、氣瓶模塊(4)、電磁閥模塊(5)、點火劑貯箱模塊(6)、渦輪泵連接支架(12)、氧入口導管(13)和總裝導管(14)。3.根據權利要求2所述的一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：還包括傳力座(9)、常平座(10)和機架(11)；所述的機架(11)、常平座(10)、傳力座(9)和推力室(1)依次通過螺栓連接。4.根據權利要求3所述的一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：所述的常平座(10)為十字軸結構，軸心為搖擺中心，可在平面內360
°
旋轉。5.根據權利要求4所述的一種基于泵后金屬軟管的模塊化開式液體火箭發動機，其特征在于：所述的氧泵后管路(7)包括第一氧泵后金屬搖擺軟管(701)和第二氧泵后金屬搖擺軟管(702)，所述的燃料泵后管路(8)包括第一燃料泵后金屬搖擺軟管(801)和第二燃料泵后金屬搖擺軟管(802)；所述的泵后金屬搖擺軟管為耐泵后高壓的多層金屬波紋軟管，所述的多層金屬波紋軟管的外層為包有可進行軸向約束的一定角度的金屬絲網套，所述的泵后金屬搖擺軟管的位置與所述常平座(10)的十字軸心在同一平...

【專利技術屬性】
技術研發人員：付平，陳勃新，韓飛，黃其殷，余虔，王紅巾，李峰濤，王少衛，
申請(專利權)人：西安中科宇動動力科技有限公司，
類型：新型
國別省市：