专利名称：闭式气缸结构弹射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及气缸结构弹射技术，特别是一种闭式气缸结构弹射器。
背景技术：
气缸结构弹射器用于固定机翼飞行器弹射，使其从静止状态加速到起飞速度以上。目 前，世界上实用的、可靠的、高能量的弹射器仅有美国制造的蒸汽弹射器。蒸汽弹射器能 达到将高压蒸汽能转换成重载固定翼飞行器的动能。
每部蒸汽弹射器设有两排平行安装的左、右弹射汽缸。每排弹射汽缸由多节两端由法 兰联接的弹射汽缸组成。弹射汽缸的节数由蒸汽弹射器的总长度确定。
蒸汽弹射器采用的是开口汽缸。弹射汽缸在缸壁上从起始端至结束端，沿着纵向开槽。 槽的上方设有横截面为扇形的汽缸盖，汽缸盖作为一块密封压板，用于防止弹射汽缸内高 压蒸汽压力径向散布。汽缸盖下方与弹射汽缸的开槽的上缘留有一定的空间，用于安装由 柔软金属制成的汽缸密封条，防止高压蒸汽从弹射汽缸中泄漏。
左、右两排弹射汽缸内各有相互平行的活塞组件。左、右活塞组件的上部拴接有连接 梁和密封条导向装置。连接梁是通过弹射汽缸上的开槽来连接左、右活塞组件的，随活塞 沿着开槽向前运动。高压蒸汽作用在活塞上的推动力是通过左、右活塞之间的连接梁来传 递到往复车以及飞行器的。当活塞组件在弹射汽缸内运动时，密封条导向器先将密封条抬 起，活塞连接梁从密封条下通过后，密封条导向器再使密封条回复到密封条座上。这样在 弹射过程中活塞前进时可减少蒸汽的泄漏。
左、右活塞之间的连接梁与往复车相连，而往复车的拖挂架又与飞行器前起落架上的 弹射杆相啮合。在弹射过程中，沿弹射汽缸向前运动的活塞，通过连接梁和往复车拖动飞 行器。
现有蒸汽弹射器存在如下缺陷
1、开口式弹射汽缸结构重量大，可靠性差。开口式弹射汽缸工作时承受的周向应力
很大，如缸径为457mm的弹射汽缸在70bar蒸汽的作用下，每米汽缸侧向涨开力达3150KN， 使弹射汽缸在开口处会产生较大的外胀变形。为保证汽缸有足够的结构强度，开口式气缸 必须具有足够大的结构重量；此外，开口式弹射汽缸沿整个汽缸长度上开槽，用于活塞在 汽缸内滑动时，让连接活塞的杆(或梁)通过开槽来传递推动力。为了使受力平衡，不得 不采用双排、平行布置的开口汽缸，从而增加了结构重量，降低了可靠性。
2、幵口式弹射汽缸密封困难，安全性差。由于开口式弹射汽缸在整个汽缸长度上开 槽，在开槽处存在着高压动力气体径向压力的作用，使汽缸产生较大的变形，因而需要用 难度很高的静密封技术来保证开口汽缸最基本的密封要求。特别是当左、右活塞组件之间 的连接梁通过弹射汽缸开槽，顶开汽缸开槽的密封条向前运动时，汽缸开口的动密封对密 封技术的要求更高；
发明内容
本发明的目的是提供一种新的气缸结构弹射装置，该装置密封结构简单，安全可靠， 重量轻。
本发明因此提出一种闭式气缸结构弹射器。该弹射器由弹射气缸、活塞、气缸盖、伸 縮式密封装置、高强度钢索和往复车组成。所述弹射气缸为封闭式管状结构，由多节气缸 组成，被此用法兰联接，在弹射气缸的内壁上开有滑油布油孔，用于注入滑油，以降低活 塞与气缸壁之间摩擦阻力；所述气缸盖安置在所述弹射气缸起始端，其上设置有进气阀和 钢索孔；伸縮式密封装置由多节内径由小到大、可伸縮的套接在一起的套管构成，最内层 套管首端通过法兰与活塞固定相连，最外层套管尾端通过气缸盖上的钢索孔伸出气缸；高 强度钢索一端通过气缸盖上的钢索？L，穿过伸縮式密封装置与弹射气缸内的活塞相连，另 一端与往复车相接，钢索在套管的保护下，不会接触到高温高压的弹射动力气体。所述伸 縮式密封装置各级套管首端均设置有法兰，尾端外圆面上均设置有外衬套，除第一级套管 外，首端管内均设置有内衬套、轴向密封及环形弹簧。
为了抑制伸縮式密封装置套管和钢索因重力的下垂和横向振荡，在弹射气缸内、伸縮 式密封装置下方，设置有从气缸盖延至弹射气缸尾端固定的导向托架，套管的法兰外圆可 被限制在导向托架内滑动。在导向托架的约束下，套管和钢索不会产生严重的下垂和横向 振荡。活塞上装有与导向托架横截面形状相匹配的密封填料函，活塞向前运动时，活塞与 导向托架的摩擦副能保持良好的密封，作用在活塞动力面的高温高压气体不会从此密封中 向活塞的非动力面泄漏。
当活塞在弹射动力气体的推动下沿弹射气缸向前运动时，活塞通过高强度钢索拖动往 复车及飞行器一起向前运动。同时，与活塞拴接在一起的伸縮式密封装置最内层的套管也
随活塞一起向前运动。当最内层套管的尾端到达第二节套管的首端时，其尾端的衬套与第 二节套管首端的环形弹簧接触，缓冲带动第二节套管向前运动。随着活塞不断地向前运动， 依次第二节套管带动第三节套管向前伸出，第三节套管带动第四节套管向前伸出，直至弹 射冲程结束。此时，飞行器己经达到起飞速度脱离往复车，而活塞则在弹射气缸尾端的缓
冲器的阻碍作用下减速后停止运动，最外层的套管尾端也抵达气缸盖后停止。复位时，往 复车通过钢索拖动活塞与最内层的套管开始复位，当最内层的套管完全縮回到第二节套管 内时，最内层套管首端的法兰与第二节套管的首端法兰接触，带动第二节套管回縮到第三 节套管内；套管依次回縮，直至活塞返回到弹射气缸中的起始端。 与现有技术相比本发明具有以下特点
1、 本发明为闭式结构气缸结构不开口，横截面形状对称，主要构件内壁为封闭的圆 柱面，因而强度高，结构重量轻，生产 低，可靠性高，密封结构简单。
2、 本发明采用钢索连接活塞与往复车，可使弹射器与滑跃式起飞甲板结合起来，提 高飞行器的起飞重量；
3、 本发明采用闭式结构气缸，可通过增大气缸直径，使弹射力按气缸直径平方的比 例关系增大，因而采用单排气缸即可满足要求，进而可减少结构件。
图l是本发明闭式气缸弹射器初始位置示意图； 图2是本发明闭式气缸弹射器弹射过程示意图； 图3是本发明的伸縮式密封装置结构示意图； 图4是本发明的固定托架与密封套管截面结构示意图。
图中IO.弹射气缸，12.气缸盖，13.进气阀，14.气缸盖密封装置，14-l.密封圈， 20.活塞，21.活塞环，30.高强度钢索，50.导向托架(缸内部分)，51.导向托架(.缸外 部分)，52.活塞密封填料函，60.伸縮式密封装置，61 (61-1).第一级套管，62 (62-1). 第二级套管，63 (63-1).第三级套管，64 (64-1).第四级套管。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明做进一步详细描述。参照图l，本发明用于弹 射飞行器，主要由弹射气缸IO、气缸盖12、活塞20、高强度钢索30和伸縮式密封装置60 组成。其中弹射气缸IO、气缸盖12、活塞20和伸縮式密封装置60构成一个密闭的空间。弹 射动力气体经弹射控制阀、进气阔13喷射入弹射气缸10，作用在活塞20上，推动活塞20 前进。连接活塞20与往复车的高强度钢索30的芯部为钢丝。该钢索的强度可达 1970 2170MPa，远高于钢结构的强度，如直径60mm的钢索的最小破断拉力可达4， OOOKN， 大约是现有蒸汽弹射器最大弹射力220klbs的4倍。
参照图l、 2，本发明的弹射气缸10不开口，为封闭的管状结构，较薄的壁厚就可承受 动力气体的高压。通常采用单排气缸即可满足弹射要求，如单排闭式结构弹射气缸缸径为650mm的弹射器，就可替代具有相同弹射力的两排缸径为457mm的C-17-l型开式弹射气缸结 构弹射器。单节气缸可采用焊管工艺制成毛坯，两端为焊接法兰，每节气缸的长度初定为 6米，易于制造和加工。两节气缸用液压螺栓联接，两联接法兰端面上各有同心的凹凸台 肩，保证两节气缸快速联接并准确对中。在弹射气缸10的长度方向上，等距、沿周向开有 滑油布油孔，用于注入润滑油，以降低活塞20与弹射气缸壁之间摩擦阻力。活塞20上装有 多道密封环21，其中，靠近活塞与动力气体接触的前2~3道为气环，后广2道为油环。活塞 20上加工有锥形座孔，用于钢索30穿过活塞20后，其成形接头与活塞20上的锥形座孔配接。 活塞20上还设置有开孔(槽)，孔(槽)的截面形状与固定托架50的横截面形状像适应， 孔(槽)的两端有密封填料函箱，内有耐高温填料，用于活塞20与固定托架50之间的密封。 参照图3，伸縮式密封装置60由多节直径由小到大的套管套接在一起构成。各级套管 包括61-1、 62-1、 63-1、 64-1，首端均设置有法兰，包括61-2、 62-2、 63-2和64-2，第一 级套管61-l首端通过法兰61-2与活塞20固定连接。除第一级套管外，其余各级套管的首端 内均设置有内衬套与轴向密封62-3、 63-3、 64-3，首端带有限位台肩的环形弹簧62-4、 63-4 和64-4，分别用于保证各级套管之间的相互滑动、密封性能及缓冲前一级套管尾端的外衬 套与后一级套管的首端硬性接触时产生的撞击。各级套管尾端的外圆面上均设置有外衬套
61- 6、 62-6、 63-6、 64-6，用于各级套管之间的对中和相互滑动。套管尾端的外衬套与下 一级套管首端的内衬套密封，在套管之间形成气垫，可用于各级套管在前一级套管的牵动 下，依次缓慢地向前伸出，避免各级套管相互硬性接触而产生强列的撞击。各级套管的尾 端内还设置有钢索索垫61-5、 62-5、 63-5、 64-5，用于托住钢索，使其位于套管的中心而 不与套管内缘产生摩擦。索垫可用摩擦系数小、硬度高的高分子材料制成。各级套管的长 度不同，后一级套管要略长于前一级套管。这样，前一级套管在回縮时，其尾端不会碰到 后一级套管的索垫。各级套管可用耐热合金钢制成，其外圆镀有高效隔热镀层。
参照图4，弹射气缸10内，在伸縮式密封装置的下方，从气缸盖至弹射气缸尾端设有 固定的导向托架50，导向托架50固定在弹射气缸10内，伸縮式密封装置的套管法兰外圆
62- 2、 63-2和64-2被限定在该导向托架内。
权利要求
1、一种闭式气缸结构弹射器，包括弹射气缸、活塞、气缸盖、连接件和往复车，其特征在于所述弹射气缸为封闭式管状结构，由多节气缸组成；气缸盖安置在所述弹射气缸的起始端，其上设置有进气阀和钢索孔；所述连接件是一条高强度钢索，其一端通过气缸盖上的钢索孔与弹射气缸内的活塞相连，另一端与往复车相接；该弹射器还包括一个伸缩式密封装置，它由多节内径由小到大、可伸缩地套接在一起的套管构成，最内层套管首端安置在弹射气缸内的活塞上，最外层套管末端通过气缸盖上的钢索孔伸出弹射气缸，将高强度钢索置于其中。
2、 根据权利要求l所述的弹射器，其特征在于所述伸缩式密封装置各级套管首端均 设置有法兰，尾端管外设置有外衬套，从第二级套管起首端管内均设置有内衬套、轴向密 封及环形弹簧。
3、 根据权利要求l所述的弹射器，其特征在于所述伸縮式密封装置的下方设置有固 定的导向托架，伸縮式密封装置的套管法兰外圆被限定在导向托架内。
全文摘要
本发明公开了一种闭式气缸结构弹射器，主要由弹射气缸、活塞、气缸盖、伸缩式密封装置、高强度钢索和往复车组成，其中，弹射气缸为封闭式管状结构，由多节气缸组成，被此用法兰联接；气缸盖安置在所述弹射气缸起始端，其上设置有进气阀和钢索孔；伸缩式密封装置由多节内径由小到大、可伸缩的套接在一起的套管构成，最内层套管首端安置在活塞上，最外层套管尾端通过气缸盖上的钢索孔伸出气缸。高强度钢索一端通过气缸盖上的钢索孔，穿过伸缩式密封装置与弹射气缸内的活塞相连，另一端与往复车相接；本发明采用封闭式气缸、高强度钢索及伸缩式密封装置等结构，因而强度高，结构重量轻，密封简单，可靠性高，生产成本低。
文档编号B64F1/06GK101186235SQ20061015264
公开日2008年5月28日 申请日期2006年9月26日 优先权日2006年9月26日
发明者王志勇 申请人:王志勇