一种高速旋转台中的模拟试验发动机的制作方法

本发明涉及发动机模拟实验技术领域，尤其涉及一种高速旋转台中的模拟试验发动机。

背景技术：

在涡轮式火箭弹、底排增程炮弹等武器系统的研制中，弹丸在内弹道加速阶段常常会产生高速转动，由于弹丸高速转动，迫使与弹丸固连在一起的固体火箭增程发动机被动处于高速转动的状态。高速转动将对固体火箭发动机推力、压力等性能参数产生较大影响，使得固体火箭发动机的燃烧室特性与不旋转的状态下存在明显不同。

目前对于固体火箭发动机高速转动时的多种特性参数测试主要是通过高速旋旋转台试验来完成，传统测试的试验发动机均为药柱装填，测试时需要进行点火与药柱燃烧，过程十分危险，安全系数很低，因此现提出一种可以代替药柱燃烧，安全性可靠性大幅提高的可以等效测试推力压力的试验模拟发动机。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种高速旋转台中的模拟试验发动机，通过模拟试验发动机进行高速旋转台中转速对于发动机推力压力影响的测试。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高速旋转台中的模拟试验发动机，包括试验发动机壳体、两根相同的尼龙线、堵盖、旋转轴套、击针、固定套、弹簧、旋转底座、两个相同的小球，所述发动机壳体为两端开口的中空结构，所述堵盖固定于发动机壳体上端的内侧，所述堵盖的顶部中心包括喷管结构，所述旋转轴套通过外螺纹与所述堵盖内壁的内螺纹配合连接，所述旋转轴套包括一中心通孔，所述固定套套设于旋转轴套的中心通孔内，所述击针贯穿所述固定套并与所述固定套同轴设置，所述击针的头部为锥形针头，所述锥形针头伸入喷管结构并与喷管的喉道内壁相接触抵靠，所述击针在所述固定套内靠近锥形针头的位置具有一大直径座体，所述击针的底部设置有底部通孔，所述弹簧套设在击针上，弹簧的上端抵靠于大直径座体，弹簧的下端抵靠于固定套的底端，所述旋转底座套设于旋转轴套底部外侧，所述旋转底座的底部有一通孔，旋转底座的底部侧面对称设置两个耳环通孔，两根尼龙线其中一根的一端连接一个小球另一端穿过一个耳环通孔和旋转底座的底部通孔并与击针的底部通孔连接和定位，另一根的一端连接另一个小球另一端穿过另一个耳环通孔和旋转底座的底部通孔并与击针的底部通孔连接和定位。

进一步地，所述堵盖的外壁包括外螺纹，发动机壳体上端的内壁包括内螺纹，堵盖的外壁与发动机壳体上端的内壁螺纹连接。

进一步地，所述发动机壳体为中空的台阶圆柱结构，上部为大直径圆柱段，所述两根相同的尼龙线、堵盖、旋转轴套、击针、固定套、弹簧、旋转底座以及两个相同的小球均设置在大直径圆柱段内，下部为小直径圆柱段，小直径段内包括下端通道。

进一步地，所述旋转底座的身部位于耳环通孔的上部位置开设有两个对称的身部通孔。

进一步地，所述小球是铝制小球。

进一步地，所述旋转轴套沿其轴向设置四个通气孔。

进一步地，所述发动机壳体、堵盖、旋转轴套、击针、固定套和旋转底座所用材料均为45^#钢。

进一步地，所述尼龙绳直径为0.6mm。

本发明与现有技术相比，优点为：

(1)本试验模拟发动机结构合理，工作稳定，可以在较大转速范围内(0～15000rpm)对发动机推力压力实现准确模拟测试；

(2)代替传统装药发动机测试时药柱燃烧的过程，避免了实验过程中发动机爆炸的情况，提高试验装置安全系数。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明高速旋转台中的模拟试验发动机的剖面示意图。

图2为本发明高速旋转台中的模拟试验发动机的整体结构示意图。

图3为本发明高速旋转台中的模拟试验发动机15000rpm工作状态剖面示意图。

图4为本发明旋转底座的结构示意图。

图5为本发明固定套的结构示意图。

图6为本发明击针的结构示意图。

图7为本发明旋转轴套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

结合图1-7，一种高速旋转台中的模拟试验发动机，包括试验发动机壳体1、两根相同的尼龙线2、堵盖3、旋转轴套4、击针5、固定套6、弹簧7、旋转底座8、两个相同的小球9，所述发动机壳体1为两端开口的中空结构，所述堵盖3固定于发动机壳体1上端的内侧，所述堵盖3的顶部中心包括喷管结构3-1用来模拟发动机喷管，所述旋转轴套4通过外螺纹与所述堵盖3内壁的内螺纹配合连接，所述旋转轴套4包括一中心通孔，所述固定套6套设于旋转轴套4的中心通孔内，所述击针5贯穿所述固定套6并与所述固定套6同轴设置，所述击针5的头部为锥形针头，所述锥形针头伸入喷管结构3-1并与喷管的喉道内壁相接触抵靠，所述击针5在所述固定套6内靠近锥形针头的位置具有一大直径座体6-1，所述击针5的底部设置有底部通孔6-2，所述弹簧7套设在击针5上，弹簧7的上端抵靠于大直径座体6-1，弹簧7的下端抵靠于固定套6的底端，所述旋转底座8套设于旋转轴套4底部外侧，所述旋转底座8的底部有一通孔，旋转底座8的底部侧面对称设置两个耳环通孔4-2，两根尼龙线2其中一根的一端连接一个小球9另一端穿过一个耳环通孔4-2和旋转底座8的底部通孔并与击针5的底部通孔6-2连接和定位，另一根的一端连接另一个小球9另一端穿过另一个耳环通孔4-2和旋转底座8的底部通孔并与击针5的底部通孔6-2连接和定位。

进一步地，所述堵盖3的外壁包括外螺纹，发动机壳体1上端的内壁包括内螺纹，堵盖3的外壁与发动机壳体1上端的内壁螺纹连接。

进一步地，结合图1-2，所述发动机壳体1为中空的台阶圆柱结构，上部为大直径圆柱段，所述两根相同的尼龙线2、堵盖3、旋转轴套4、击针5、固定套6、弹簧7、旋转底座8以及两个相同的小球9均设置在大直径圆柱段内，下部为小直径圆柱段，小直径段内包括下端通道10。

进一步地，结合图4，所述旋转底座8的身部位于耳环通孔4-2的上部位置开设有两个对称的身部通孔4-1。

进一步地，所述小球9是铝制小球。

进一步地，结合图7，所述旋转轴套4沿其轴向设置四个通气孔7-2，用于增大通气面积。

进一步地，所述发动机壳体1、堵盖3、旋转轴套4、击针5、固定套6和旋转底座8所用材料均为45^#钢。

进一步地，所述尼龙绳直径为0.6mm。

进一步地，结合图5，所述固定套6上下端面分别设置四个通孔5-1、5-2，用于增大通气面积。

进一步的，所述试验模拟发动机壳体1下端通道10与高速旋转试验台主轴相连并注入压力空气使试验模拟发动机燃烧室壳体内压力达到试验要求。

在一些实施方式中，通过调整堵盖3喷管尺寸大小达到模拟不同喷管设计参数的试验发动机的目的。

在另一些实施方式中，通过调整弹簧7刚度达到调整不同有效转速范围的目的。

本发明的高速旋转台中的模拟试验发动机的工作过程为：

通过提前试验测得固体火箭发动机出炮口转速，由既定转速通过反推求得弹簧7尺寸参数，堵盖3喷管处尺寸通过已知固体火箭发动机喷管尺寸加工得到。试验发动机壳体1下端通道10连接高速旋转主轴，并接通测试系统测量高速旋转(5000rpm～15000rpm)时燃烧室内产生的压力，结合图1、图3通过试验发动机壳体1下端通道10连接的旋转主抽向发动机内部注入该压力的空气并密封。试验发动机壳体1高速旋转并带动旋转底座8、旋转轴套4、固定套6转动，两个铝制小球9做圆周运动，产生离心力，尼龙绳2拉动击针5产生向下的铅直力，在工作过程中模拟发动机转速达到5000rpm时弹簧7开始变形，至最大转速15000rpm，铝制小球9质心由距离中轴线14mm达到24mm，弹簧7行程10mm，击针5完全退出喷管致使喉道面积改变(如图3所示)，以产生改变试验发动机内推力和压力的效果。压力由测试系统测量得出，推力通过计算得到，通过本实验系统即可得到固体火箭发动机在转速5000rpm到15000rpm内固定型号固体火箭发动机高速旋转下推力与燃烧室内压力随转速的变化过程。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。