一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，包括头部、再生冷却身部、连接环和过滤网，头部喷注面板方向设置有安装槽，用于定位再生冷却身部的燃烧室段，所述头部外侧设置第一焊缝，用于高能束流焊接连接环大端；所述再生冷却身部燃烧室段内壁外侧设置第二焊缝，用于高能束流焊接头部；所述再生冷却身部外壁外侧设置第三焊缝，用于氩弧焊接连接环小端；所述过滤网通过过滤器骨架点焊固定于连接环内侧；所述过滤器骨架上均匀布置有若干光孔。本发明焊缝条数少，无重叠焊缝，连接结构可靠性高；便于实现数控焊接，焊缝熔深一致性好；通过冷却剂过滤网的设置，提升了发动机抗多余物污染能力，且发动机外观质量好，拓展性强。
【专利说明】
一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构
技术领域
[0001]本发明涉及航天器推进系统技术领域，具体是一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构。
【背景技术】
[0002]发动机是运载火箭、卫星等航天器的心脏，为航天器变轨调姿提供动力。发动机内部燃烧温度达3000°C，远高于发动机材料的使用温度上限，因此必须考虑发动机冷却问题。对于大推力发动机，通常采用再生冷却方法，实现发动机长时间稳定工作，这种发动机称为再生冷却发动机。
[0003]再生冷却发动机的推力室一般包括头部和再生冷却身部，通常采用的金属材料，如不锈钢、镍、铜-银-锆合金或镍基超耐热合金。用于再生冷却的推进剂一般由再生冷却身部喷管端流入，流经再生冷却身部壁面中的冷却夹套，并从再生冷却身部燃烧室段流出，再经过头部与再生冷却身部连接处流入发动机喷注器。
[0004]发动机头部与再生冷却身部通常采用焊接结构连接，其连接结构包括头身内连接和头身外连接，头身内连接用于隔离高温燃气和再生冷却推进剂，头身外连接用于隔离再生冷却推进剂和使用环境。
[0005]纵观国内外技术现状，发动机头部和再生冷却身部的连接方式多种多样，也具有很多成功案例，但普遍具有以下不足:
[0006]I)结构复杂，生产加工难度大；
[0007]2)焊缝分布密集，存在焊缝二次焊接问题；
[0008]3)多采用手工氩弧焊，焊缝熔深难以保证；
[0009]4)外观较差。
【发明内容】
[0010]为了了解决上述技术问题，本发明提供了一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，实现了发动机头部与再生冷却身部可靠连接，同时使得冷却剂可由再生冷却身部流入头部。
[0011 ]本发明的目的通过以下技术方案来实现:一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，包括头部、再生冷却身部、连接环和过滤网，头部喷注面板方向设置有安装槽，用于定位再生冷却身部的燃烧室段，所述头部外侧设置第一焊缝，用于高能束流焊接连接环大端;所述再生冷却身部燃烧室段内壁外侧设置第二焊缝，用于高能束流焊接头部，构成头身内连接;所述再生冷却身部外壁外侧设置第三焊缝，用于氩弧焊接连接环小端;所述过滤网通过过滤器骨架点焊固定于连接环内侧，提升发动机抗多余物污染能力;所述过滤器骨架上均匀布置有若干光孔，使冷却剂由再生冷却身部流入头部。
[0012]优选地，所述连接环的厚度为2mm，大端内径Φ 140mm(公差0.05mm?0.1mm)，小端内径为Φ 120mm(公差0.05mm?0.2mm)，总长为30mm。
[0013]优选地，所述过滤器骨架的厚度为2mm，与连接环中间的斜边垂直，均匀布置24个Φ3的光孔，过滤器骨架的下边缘尺寸为Φ 120mm(公差0.05mm?0.2mm)。
[0014]优选地，过滤网点焊固定在过滤器骨架的小端侧，过滤网精度为400μπι;
[0015]优选地，所述再生冷却身部燃烧室端内壁外侧通过焊接锁底台阶与头部I焊接，台阶下沿外径为Φ 117mm(公差-0.1mm?-0.05mm)，台阶上沿外径为Φ 120mm(公差-0.2mm?-
0.05mm)。
[0016]优选地，所述再生冷却身部燃烧室端外壁外侧通过环形凸台与连接环3小端焊接，环形凸台外径为Φ 120mm(公差-0.2mm?-0.05mm)。
[0017]优选地，所述头部外侧通过焊接锁底台阶与连接环3大端焊接，锁底台阶下沿外径为 Φ 140mm(公差-0.1mm?-0.05mm)。
[0018]优选地，所述安装槽的内径为Φ 117mm(公差0.05mm?0.1mm)。
[0019]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0020]焊缝条数少，无重叠焊缝，连接结构可靠性高;便于实现数控焊接，焊缝熔深一致性好;通过冷却剂过滤网的设置，提升了发动机抗多余物污染能力，且发动机外观质量好，拓展性强，适用于火箭发动机头部与再生冷却身部的连接，对环形夹套结构间连接也有一定的借鉴意义。
【附图说明】
[0021]图1为本发明实施例一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构的示意图；
[0022]图2为图1中的A的放大图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0024]如图1-图2所示，本发明实施例提供了一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，包括头部、再生冷却身部、连接环和过滤网，头部喷注面板方向设置有安装槽，用于定位再生冷却身部的燃烧室段，所述头部外侧设置第一焊缝5，用于高能束流焊接连接环大端;所述再生冷却身部燃烧室段内壁外侧设置第二焊缝6，用于高能束流焊接头部，构成头身内连接;所述再生冷却身部外壁外侧设置第三焊缝7，用于氩弧焊接连接环小端;所述过滤网通过过滤器骨架点焊固定于连接环内侧，提升发动机抗多余物污染能力;所述过滤器骨架上均匀布置有若干光孔，使冷却剂由再生冷却身部流入头部。
[0025]所述连接环3的厚度为2mm，大端内径Φ 140mm(公差0.05mm?0.Imm)，小端内径为Φ 120mm(公差0.05mm?0.2mm)，总长为30mm。
[0026]所述过滤器骨架的厚度为2mm，与连接环中间的斜边垂直，均匀布置24个Φ3的光孔，过滤器骨架的下边缘尺寸为Φ 120mm(公差0.05mm?0.2mm)。
[0027]过滤网4点焊固定在过滤器骨架的小端侧，过滤网精度为400μπι;
[0028]所述再生冷却身部2燃烧室端内壁外侧通过焊接锁底台阶与头部I焊接，台阶下沿夕卜径为Φ 117mm (公差-0.1 mm?-0.05mm)，台阶上沿外径为Φ 120mm (公差-0.2mm?-
0.05mm)。
[0029]所述再生冷却身部2燃烧室端外壁外侧通过环形凸台与连接环3小端焊接，环形凸台外径为 Φ 120mm(公差-0.2mm?-0.05mm)。
[0030]所述头部I外侧通过焊接锁底台阶与连接环3大端焊接，锁底台阶下沿外径为Φ140mm(公差-0.1mm?-0.05mm)。
[0031 ] 所述安装槽的内径为Φ 117mm(公差0.05mm?0.1mm)。
[0032]本具体实施的的装配过程如下:
[0033]S1、在连接环3的过滤器骨架小端侧点焊过滤网4;
[0034]S2、将连接环3套入再生冷却身部2燃烧室端，推至再生冷却身部2喉部附件；
[0035]S3、将再生冷却身部2固定在头部I的安装槽内，采用高能束流焊形成焊缝I，焊缝恪深 1.6mm?2.1mm；
[0036]S4、将连接环3由再生冷却身部2喉部位置推至头部I;
[0037]S5、采用高能束流焊形成焊缝2，焊缝恪深2.1mm?3.0mm;
[0038]S6、采用氩弧焊形成焊缝3。
[0039]本具体实施发动机工作时，冷却剂由再生冷却身部2喷管口端流入，经再生冷却身部2的冷却夹套，进入头部I和再生冷却身部2之间的连接结构，然后进入头部I内的径向通道，流入发动机燃烧室参与燃烧反应。
[0040]以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
【主权项】
1.一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，包括头部、再生冷却身部、连接环和过滤网，头部喷注面板方向设置有安装槽，用于定位再生冷却身部的燃烧室段，所述头部外侧设置第一焊缝(5)，用于高能束流焊接连接环大端;所述再生冷却身部燃烧室段内壁外侧设置第二焊缝(6)，用于高能束流焊接头部，构成头身内连接;所述再生冷却身部外壁外侧设置第三焊缝(7)，用于氩弧焊接连接环小端;所述过滤网通过过滤器骨架点焊固定于连接环内侧;所述过滤器骨架上均匀布置有若干光孔。2.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述连接环3的厚度为2_，大端内径Φ 140mm，小端内径为Φ 120mm，总长为30_。3.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述过滤器骨架的厚度为2mm，与连接环中间的斜边垂直，均匀布置24个Φ3的光孔，过滤器骨架的下边缘尺寸为Φ 120_。4.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，过滤网4点焊固定在过滤器骨架的小端侧，过滤网精度为400μπι。5.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述再生冷却身部2燃烧室端内壁外侧通过焊接锁底台阶与头部I焊接，台阶下沿外径为φ 117mm，台阶上沿外径为φ 120mm。6.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述再生冷却身部2燃烧室端外壁外侧通过环形凸台与连接环3小端焊接，环形凸台外径为Φ 120mm。7.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述头部I外侧通过焊接锁底台阶与连接环3大端焊接，锁底台阶下沿外径为ΦI40mmο8.根据权利要求1所述的一种火箭发动机头部和再生冷却身部的新型连接结构，其特征在于，所述安装槽的内径为Φ 117mm。
【文档编号】F02K9/54GK106050474SQ201610345885
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月23日
【发明人】陈明亮, 陈泓宇, 徐辉
【申请人】上海空间推进研究所