一种2500N双组元发动机的制作方法

一种2500n双组元发动机
技术领域
1.本发明属于小型运载器用发动机技术领域，尤其涉及一种2500n双组元发动机。


背景技术：

2.目前国内传统的液体姿轨控双组元发动机，推进剂采用四氧化二氮，燃料采用甲基肼，推力范围在2-10kn，燃烧室压强在0.4mpa以上，该类发动机作为控制系统执行机构，广泛应用到运载火箭、导弹武器、飞船、卫星、深空探测器等领域，主要为主体结构提供俯仰偏航滚转姿态、入离轨道所需的执行力。
3.当设计推力超过400n、室压超过1.8mpa，双组元姿控发动机面临着燃烧不稳定、冷却均匀性控制困难、喷管温度控制困难、燃烧效率不高等技术问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种2500n双组元发动机，其冷却均匀性控制较好，阀门具有较低的工作温度，同时具有很高的燃烧效率。
5.本发明是这样实现的，一种2500n双组元发动机，包括：壳体、电磁阀、驱动阀、双组元、喷嘴法兰、喷嘴和拉瓦尔喷管，所述的壳体内设置有电磁阀和驱动阀，电磁阀与驱动阀连通，壳体内设置双组元，壳体上设置有喷嘴法兰，所述的喷嘴法兰与双组元相通，喷嘴法兰上设有喷嘴，喷嘴法兰与拉瓦尔喷管连接。
6.所述的壳体上开有第一通道、第二通道和第三通道，所述的第三通道贯穿第一通道。
7.所述的壳体上开有第一通道，所述的第一通道上部设有电磁阀，所述的电磁阀包括驱动气电磁阀壳体，所述的驱动气电磁阀壳体设在第一通道内，驱动气电磁阀壳体上部外侧套有电磁阀线圈，电磁阀线圈外设有过滤网，过滤网外设有电磁阀罩壳，电磁阀罩壳与驱动气电磁阀壳体相连接，所述的驱动气电磁阀壳体中间为空心结构，驱动气电磁阀壳体上下两端分别开有空腔，驱动气电磁阀壳体中间部分的空心结构内套装有驱动气顶杆，驱动气顶杆的下端连接有驱动气开阀芯，驱动气开阀芯套装在驱动气电磁阀壳体的下部空腔内，驱动气开阀芯上下两端分别开有空腔，驱动气开阀芯的下部空腔内设有第一密封塞，所述的驱动气开阀芯和驱动气电磁阀壳体的下部为驱动气开阀座，驱动气开阀座位于壳体的第一通道内，驱动气开阀座的中间具有通孔，驱动气换向杆的一端伸入到通孔内。
8.所述的壳体的第一通道的下部设有驱动气关阀座，驱动气关阀座的顶部中间开有通孔，驱动气换向杆的另一端伸入到通孔内，驱动气关阀座的空腔内套装有驱动气关阀芯，驱动气关阀芯的上下两端分别开有空腔，驱动气关阀芯的上部空腔内设有第二密封塞，驱动气关阀芯的下部空腔内套装有驱动气弹簧的一端，驱动气弹簧的另一端安装在驱动气进气接头的头部，驱动气进气接头的头部伸入到驱动气关阀座的空腔内，驱动气进气接头连接在壳体的第一通道的下部。
9.所述的壳体的一侧开有第二通道，第二通道内设有第一组元和第二组元，所述的
第一组元设在第二通道的上部，第二组元设在第二通道的下部。
10.所述的第一组元包括第一组元进口接头，第一组元弹簧，第一组元阀芯，第一组元阀座和第一组元气顶杆，所述的第一组元进口接头连接在第二通道的上部端口处，第一组元进口接头的下部为第一组元弹簧套，第一组元弹簧套内部开有空腔，空腔内设有第一组元弹簧，第一组元弹簧的下部设有第一组元阀芯，第一组元阀芯的下部开有空腔，所述的空腔内设有密封塞，第一组元阀芯外套装有第一组元阀座，第一组元阀座的轴向为空心结构，第一组元阀座的侧壁面开有与中心轴向空心结构相通的横向通孔，第一组元阀座的轴向空心结构内穿有第一组元气顶杆，第一组元气顶杆的上部与设置在第一组元阀芯内的密封塞相接触，第一组元阀座的下部为气液隔膜，气液隔膜嵌入在隔膜骨架的上部。
11.所述的第二组元包括第二组元进口接头，第二组元弹簧，第二组元阀芯，第二组元阀座和第二组元气顶杆，所述的第二组元进口接头连接在第二通道的下部端口处，第二组元进口接头的上部设有第二组元弹簧套，第二组元弹簧套内部开有空腔，空腔内设有第二组元弹簧，第二组元弹簧的上部设有第二组元阀芯，第二组元阀芯的上部开有空腔，所述的空腔内设有密封塞，第二组元阀芯外套装有第二组元阀座，第二组元阀座的轴向为空心结构，第二组元阀座的侧壁面开有与中心轴向空心结构相通的横向通孔，第二组元阀座的轴向空心结构内穿有第二组元气顶杆，第二组元气顶杆的下部与设置在第二组元阀芯内的密封塞相接触，第二组元阀座的上部为气液隔膜，气液隔膜嵌入在隔膜骨架的下部内。
12.所述的隔膜骨架的中间开有与其轴向垂直的盲孔，所述的盲孔两侧开有与盲孔相通的轴向孔，轴向孔的外侧为气液隔膜。
13.所述的第三通道的一端设有堵头。
14.所述的壳体上位于第一组元阀座的横向通孔的位置上开有与其对应的通孔，通孔外侧设有喷嘴法兰，喷嘴法兰的外侧连接有拉瓦尔喷管，喷嘴法兰与拉瓦尔喷管之间的喷嘴法兰上设有喷嘴。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：氧化剂、燃料分别通过一个集成阀门结构实现开关控制，集成阀门具有3路介质，其中1路为驱动气，另外两路是氧化剂和燃料，电磁阀部分用来控制驱动气，电磁阀得电后打开驱动气通道，驱动气进入到中间腔体，由驱动气体同时顶开氧化剂、燃料的密封通道，氧化剂、燃料同时进入双组元喷嘴，双组元喷嘴能够较好的实现两种组元的分隔流动，最后在燃烧室内撞击自燃，燃烧产生高温高压气体，通过拉瓦尔喷管后形成超音速流体，超音速流体喷出后对发动机安装支架产生反作用力，实现推力。本发明能够实现2500n的稳定推力，可以为运载器提供轨道控制力矩。
附图说明
16.图1为本发明所提供的一种2500n双组元发动机结构示意图。
17.图中：1顶盖，2电磁阀线圈，3电磁阀罩壳，4驱动气顶杆，5第一密封塞，6驱动气开阀座，7驱动气换向杆，8堵头，9驱动气关阀座，10驱动气关阀芯，11驱动气弹簧，12驱动气进气接头，13第一组元进口接头，14第一组元弹簧，15第一组元阀芯，16第一组元阀座，17第一组元气顶杆，18喷嘴法兰，19喷嘴，20拉瓦尔喷管，21气液隔膜，22隔膜骨架，23第二组元顶杆，24第二组元阀座，25第二组元阀芯，26第二组元弹簧，27第二组元进口接头，30驱动气电磁阀壳体，31过滤网，32驱动气开阀芯，33壳体，34第二密封塞，35第三通道，36第一通道，37
第二通道，38第一组元弹簧套，39第二组元弹簧套。
具体实施方式
18.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
20.本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.本发明所提供的一种2500n双组元发动机，包括壳体，电磁阀，驱动阀，以及两个结构相同的组元，喷嘴，喷嘴法兰和拉瓦尔喷管，其中，壳体内开有两个纵向通道和一个横向通道，其中一个纵向通道内设置有电磁阀和驱动阀，另一个纵向通道内设置有两个组元，壳体的侧端连接有喷嘴，喷嘴通过喷嘴法兰连接拉瓦尔喷管。
22.具体的如图1所示，一种2500n双组元发动机，包括：壳体33，壳体33上开有两个纵向通道和一个横向通道，分别为第一通道36、第二通道37和第三通道35，位于壳体33(如图1所示的左侧)的一侧的第一通道36上部安装有电磁阀，所述的驱动气电磁阀壳体30安装在第一通道36内，驱动气电磁阀壳体30上部外侧套有电磁阀线圈2，电磁阀线圈2包裹在过滤网31内，过滤网31外套装有电磁阀罩壳3，电磁阀罩壳3与驱动气电磁阀壳体30相连接，电磁阀顶部为开口结构并连接有顶盖1，驱动气电磁阀壳体30为细长结构，其中间为空心结构，驱动气电磁阀壳体30上下两端分别具有空腔，且其空腔的直径大于中间空心部分的直径，驱动气电磁阀壳体30中间部分的空心结构内套装有驱动气顶杆4，驱动气顶杆4的下端连接有驱动气开阀芯32，驱动气开阀芯32套装在驱动气电磁阀壳体30的下部空腔内，驱动气开阀芯32为柱状结构，其上下两端分别开有空腔，截面为h型，驱动气开阀芯32的下部空腔内安装有第一密封塞5，第一密封塞5的截面为上宽下窄的梯形结构，驱动气开阀芯32的下部空腔与第一密封塞5的外形相匹配，驱动气开阀芯32和驱动气电磁阀壳体30的下部为驱动气开阀座6，驱动气开阀座6位于壳体33的第一通道36内，驱动气开阀座6的中间具有通孔，驱动气换向杆7的一端(如图1所示的上端)伸入到通孔内，驱动气换向杆7为中间粗两端细的长杆结构，壳体33的第一通道36的下部套装有筒状结构的驱动气关阀座9，驱动气关阀座9的顶部中间开有通孔，驱动气换向杆7的另一端(如图1所示的下端)伸入到通孔内，驱动气关阀座9的空腔内套装有驱动气关阀芯10，驱动气关阀芯10为柱状结构，其上下两端分别开有空腔，截面为h型，驱动气关阀芯10的上部空腔内安装有第二密封塞34，第二密封塞34的
截面为上窄下宽的梯形结构，驱动气关阀芯10的上部空腔与第二密封塞34的外形相匹配，驱动气关阀芯10的下部空腔内套装有驱动气弹簧11的一端，驱动气弹簧11的另一端安装在驱动气进气接头12的头部，驱动气进气接头12的头部伸入到驱动气关阀座9的空腔内，驱动气进气接头12通过螺纹结构连接在壳体33的第一通道36的下部，驱动气进气接头12与驱动气关阀座9的接触处设置有密封圈。
23.如图1所示，壳体33的一侧(如图1所示的右侧)开有第二通道37，第二通道37内安装有对称布置的双组元，即，第一组元和第二组元，氧化剂和燃料分别进入其中一个组元，其中，第一组元安装在第二通道37的上部，第二组元安装在第二通道37的下部，所述的第一组元包括第一组元进口接头13，第一组元弹簧14，第一组元阀芯15，第一组元阀座16和第一组元气顶杆17，所述的第一组元进口接头13通过螺纹结构连接在第二通道37的上部端口处，第一组元进口接头13的下部为第一组元弹簧套38，第一组元弹簧套38为柱状结构，其内部开有空腔，空腔内安装有第一组元弹簧14，第一组元弹簧14的下部为第一组元阀芯15，第一组元阀芯15的下部开有空腔，所述的空腔内安装有密封塞，第一组元阀芯15外套装有第一组元阀座16，第一组元阀座16为柱状结构，其轴向为空心结构，第一组元阀座16的侧壁面(如图1所示的右侧)开有与中心轴向空心结构相垂直相通的横向通孔，第一组元阀座16的轴向空心结构内穿有第一组元气顶杆17，第一组元气顶杆17的上部与设置在第一组元阀芯15内的密封塞相接触，第一组元阀座16的下部为气液隔膜21，气液隔膜21嵌入在隔膜骨架22的上部；所述的第二组元包括第二组元进口接头27，第二组元弹簧26，第二组元阀芯25，第二组元阀座24和第二组元气顶杆23，所述的第二组元进口接头27通过螺纹结构连接在第二通道37的下部端口处，第二组元进口接头27的上部为第二组元弹簧套39，第二组元弹簧套39为柱状结构，其内部开有空腔，空腔内安装有第二组元弹簧26，第二组元弹簧26的上部为第二组元阀芯25，第二组元阀芯25的上部开有空腔，所述的空腔内安装有密封塞，第二组元阀芯25外套装有第二组元阀座24，第二组元阀座24为柱状结构，其轴向为空心结构，第二组元阀座24的侧壁面(如图1所示的右侧)开有与中心轴向空心结构相垂直相通的横向通孔，第二组元阀座24的轴向空心结构内穿有第二组元气顶杆23，第二组元气顶杆23的下部与设置在第二组元阀芯25内的密封塞相接触，第二组元阀座24的上部为气液隔膜，气液隔膜嵌入在隔膜骨架22的下部内。
24.如图1所示，壳体33的横向通道，即第三通道35的一端(如图1所示的左端)安装有堵头8，第三通道35贯通第一通道36，第三通道35与第一通道36的相通处为位于第一通道36的驱动气开阀座6的下部，所述的驱动气开阀座6的下部内套装有驱动气换向杆7。
25.如图1所示，隔膜骨架22的中间开有与其轴向垂直的盲孔，所述的盲孔两侧开有与盲孔相垂直相通的多个轴向孔，轴向孔的外侧为气液隔膜，所述盲孔的开口端与壳体33的第三通道35相通。
26.如图1所示，壳体33上位于第一组元阀座16和第二组元阀座24的横向通孔的位置上开有与其对应的通孔，通孔外侧安装有喷嘴法兰18，喷嘴法兰18的外侧连接有拉瓦尔喷管20，喷嘴法兰18与拉瓦尔喷管20之间的喷嘴法兰18上安装有喷嘴19。
27.喷嘴19通过扩散焊接的方式与喷嘴法兰18固定连接，喷嘴19上开有小孔，形成隔断好的氧化剂、燃料空间，氧化剂和燃料通过双组元结构在各自空间内通过小孔喷出，喷出后氧化剂和燃料撞击燃烧。
28.本发明的工作过程如下：当电磁阀通电后，驱动气路顶杆受到电磁力吸合往下移动，克服弹簧力打开驱动气通道，同时关闭驱动气泄放通道。使得驱动气从下端的驱动气腔体里进入到右边中间腔体，驱动气通过气液隔膜对双组元中的氧化剂、燃料的顶杆施加向上和向下的力，同时克服各自弹簧力打开密封副，氧化剂和燃料在压力下通过密封副通道，进入喷嘴。在喷嘴内部完成流量分配后，通过小孔以预定好的角度、流量喷出，撞击后自燃产生高温高压气体，通过拉瓦尔喷管产生超音速气流喷出，进而产生推力。
29.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。