基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机及总装方法技术

本发明专利技术涉及一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机及总装方法。现有开式循环泵后摆液体火箭发动机推力较小，对软管要求较低，不适用于大推力泵后摇摆发动机及大型运载火箭。本发明专利技术提供的开式液体火箭发动机以常平座十字轴心为摇摆中心，以推力室垂直状态时的轴线为摇摆轴，伺服机构伸缩改变所述推力室的位置，同时发动机泵后金属摇摆软管对金属管路进行变形补偿，实现所述推力室以十字轴心为摇摆中心，绕轴线360

【技术实现步骤摘要】
基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机及总装方法


[0001]本专利技术属于液体火箭发动机
，涉及一种开式循环液体火箭发动机，具体指一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机及总装方法。

技术介绍

[0002]随着空间站、深空探测及商业航天的不断发展，运载任务对发动机的推力要求在持续增长，目前主要通过提高单台液体火箭发动机推力的同时发展多机并联组合技术来满足需求。
[0003]目前国内外开式液体火箭发动机的总体布局主要是泵前布置摇摆软管方式实现发动机摇摆，此类摇摆软管为卸荷式软管，通过外常平环或内常平环实现发动机摇摆，由于此类软管的直径较大，因此承压能力相对较低。同时此类发动机大部分为单向摇摆方式，并且推力室和涡轮泵在一起整体摇摆，摇摆角度较小、摇摆空间也受到限制，同时多台发动机并联安装时也受到空间限制而无法实现。
[0004]经检索，在公开号CN112832926A公开了一种双向泵后摆液体火箭发动机，包括机架和两个电驱泵模块；机架呈十字形从中轴线向四个方向伸展，在俯视角度的投影面上形成四个象限区域；所述电驱泵模块固定连接在所述机架上，且两个电驱泵模块分别位于两个成对角关系的象限区域中。此种液体火箭发动机的电驱泵模块用于向主系统产生介质推动力，以调节发动机推力，由于发动机采用电驱动泵，省去了传统液体火箭发动机以燃气发生器为中心的一套副系统，发动机结构得以简化，振源减少、振动降低电驱泵组件分别在机架形成的两个对角象限布置，发动机重心较为平衡，在一定程度上够解决双向泵后摆的问题，但是该液体火箭发动机为20KN小推力电动泵推进发动机，对软管的耐压和形变要求较低，不适用于大推力泵后摇摆发动机及大型运载火箭。
[0005]基于上述原由，因此需要开展新型结构布局方式的大推力涡轮泵驱动的液体火箭发动机研究，为新型液体大推力火箭的总装结构设计提供技术支持。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机及总装方法，本专利技术的开式循环液体火箭发动机将涡轮泵依托于机架，三点支撑定位，突破传统开式发动机在涡轮泵泵前布置金属摇摆软管，将金属摇摆软管布置于涡轮泵出口导管，并进行模块化布局，使得本专利技术的开式循环液体火箭发动机具备泵后双向大角度摇摆，并且能够快速高效进行装配。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的发动机以常平座的十字轴心为摇摆中心，以发动机的推力室垂直状态时的轴线为摇摆轴，所述发动机的伺服机构伸缩改变所述推力室的位置时，所述发动机的氧泵后管路和燃料泵后管路对金属管路进行变形补偿，实现所述推力室以十字轴心为摇摆中心，以轴线为摇摆轴
360
°
摇摆。
[0009]进一步，还包括涡轮泵、发生器、气瓶模块、电磁阀模块、点火剂贮箱模块、涡轮泵连接支架、氧入口导管和总装导管。
[0010]进一步，还包括传力座、常平座和机架；所述机架、常平座、传力座和推力室依次通过螺栓连接。
[0011]进一步，所述的常平座为十字轴结构，轴心为摇摆中心，可在平面内360
°
旋转。
[0012]进一步，所述的氧泵后管路包括第一氧泵后金属摇摆软管和第二氧泵后金属摇摆软管；所述的燃料泵后管路包括第一燃料泵后金属摇摆软管和第二燃料泵后金属摇摆软管；所述的泵后金属摇摆软管为耐泵后高压的多层金属波纹软管，所述的多层金属波纹软管的外层为包有可进行轴向约束的一定角度的金属丝网套，所述的泵后金属摇摆软管的位置与所述常平座的十字轴心在同一平面、且平行于所述常平座的轴线布置。
[0013]进一步，所述的伺服机构包括两套，所述伺服机构布置于所述常平座的十字轴线上，所述伺服机构的一端与所述的机架铰接，所述伺服机构的另一端与所述推力室的身部铰接；以所述常平座的十字轴心为摇摆中心，以所述推力室垂直状态时的轴线为摇摆轴，所述伺服机构伸缩改变所述推力室的位置时，所述泵后金属摇摆软管对所述的氧泵后管路和燃料泵后管路构成的金属管路进行变形补偿，实现推力室以十字轴心为摇摆中心，绕轴线360
°
摇摆。
[0014]进一步，所述的气瓶模块包括气瓶安装板、第一气瓶、第二气瓶、过滤器、充气阀和气瓶电磁阀，通过螺栓连接安装于所述机架上；所述的电磁阀模块包括电磁阀安装板、电磁阀和电磁阀座，通过螺栓连接安装于所述的机架上；所述的点火剂贮箱模块包括贮箱安装支架、点火剂贮箱、贮箱固定支架、贮箱电磁阀、双单向阀和单向阀，通过螺栓连接安装于所述机架上。
[0015]进一步，所述气瓶模块、电磁阀模块、点火剂贮箱模块及推力室、涡轮泵、发生器等组件的接口通过所述的总装导管连接，形成完整的发动机系统。
[0016]一种上述基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机的总装方法，包括下述步骤：
[0017]S1)依次单独装配所述的气瓶模块、电磁阀模块和点火剂贮箱模块，将所述的各模块通过螺栓依次连接安装在所述机架上；
[0018]S2)先将的所述常平座、传力座及推力室依次通过螺栓与所述机架连接，再将所述涡轮泵通过所述的氧入口导管和涡轮泵连接支架与所述机架连接；
[0019]S3)将所述的两套伺服机构通过铰链连接安装于所述的机架和推力室之间；
[0020]S4)通过所述氧泵后管路和燃料泵后管路将所述的涡轮泵与推力室连接；
[0021]S5)通过所述的总装导管将所述各模块及所述的推力室、涡轮泵和发生器等组件的接口连接，形成完整的发动机系统。
[0022]一种上述基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机的总装方法，包括下述步骤：
[0023]S1)依次单独装配所述的气瓶模块、电磁阀模块和点火剂贮箱模块，将所述的各模块通过螺栓依次连接安装在所述机架上；
[0024]S2)先将所述涡轮泵通过所述的氧入口导管和涡轮泵连接支架与所述机架连接，
再将所述的常平座、传力座及推力室依次通过螺栓与所述机架连接；
[0025]S3)将所述两套伺服机构通过铰链连接安装于所述的机架和推力室之间；
[0026]S4)通过所述氧泵后管路和燃料泵后管路将所述的涡轮泵与推力室连接；
[0027]S5)通过所述总装导管将所述各模块及所述的推力室、涡轮泵和发生器等组件的接口连接，形成完整的发动机系统。
[0028]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点和效果：
[0029](1)本专利技术提供的一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，在涡轮泵后管路安装泵后金属摇摆软管，通过伺服机构伸缩调节推力室角度，泵后金属摇摆软管对金属管路进行变形补偿，可以实现推力室以常平座的十字轴心为摇摆中心，以推力室垂直状态时的轴线为摇摆轴360
°
摇摆。
[0030](2)本专利技术的开式液体火箭发动机利用模块化布局，将气瓶模块、电磁阀模块及点火本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的发动机以常平座(10)的十字轴心为摇摆中心，以发动机的推力室(1)垂直状态时的轴线为摇摆轴，所述发动机的伺服机构(15)伸缩改变所述推力室(1)的位置时，所述发动机的氧泵后管路(7)和燃料泵后管路(8)对金属管路进行变形补偿，实现所述推力室(1)以十字轴心为摇摆中心，以轴线为摇摆轴360
°
摇摆。2.根据权利要求1所述的基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：还包括涡轮泵(2)、发生器(3)、气瓶模块(4)、电磁阀模块(5)、点火剂贮箱模块(6)、涡轮泵连接支架(12)、氧入口导管(13)和总装导管(14)。3.根据权利要求1或2基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：还包括传力座(9)、常平座(10)和机架(11)；所述的机架(11)、常平座(10)、传力座(9)和推力室(1)依次通过螺栓连接。4.根据权利要求3所述的基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的常平座(10)为十字轴结构，轴心为摇摆中心，可在平面内360
°
旋转。5.根据权利要求4所述的基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的氧泵后管路(7)包括第一氧泵后金属摇摆软管(701)和第二氧泵后金属摇摆软管(702)，所述的燃料泵后管路(8)包括第一燃料泵后金属摇摆软管(801)和第二燃料泵后金属摇摆软管(802)；所述的泵后金属摇摆软管为耐泵后高压的多层金属波纹软管，所述的多层金属波纹软管的外层为包有可进行轴向约束的一定角度的金属丝网套，所述的泵后金属摇摆软管的位置与所述常平座(10)的十字轴心在同一平面、且平行于所述常平座(10)的轴线布置。6.根据权利要求4所述的基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的伺服机构(15)包括两套，所述伺服机构(15)布置于所述常平座(10)的十字轴线上，所述伺服机构(15)的一端与所述的机架(11)铰接，所述伺服机构(15)的另一端与所述推力室(1)的身部铰接；以所述常平座(10)的十字轴心为摇摆中心，以所述推力室(1)垂直状态时的轴线为摇摆轴，所述伺服机构(15)伸长与缩短改变所述推力室(1)的位置时，所述泵后金属摇摆软管对所述氧泵后管路(7)和燃料泵后管路(8)构成的金属管路进行变形补偿，实现推力室(1)以十字轴心为摇摆中心，绕轴线360
°
摇摆。7.根据权利要求5所述的基于泵后金属软管的模块化开式液体火箭发动机，其特征在于：所述的气瓶模块(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：付平，陈勃新，韩飞，黄其殷，余虔，王红巾，李峰涛，王少卫，
申请(专利权)人：西安中科宇动动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：