降温装置及伺服系统的制作方法

1.本发明涉及降温技术领域，具体而言，涉及一种降温装置及伺服系统。


背景技术：

2.推力矢量控制伺服系统(简称伺服系统)是导弹控制系统的重要组成部分。在导弹飞行过程中，伺服系统作为执行机构，接受控制系统发出的指令，控制发动机喷管的摆角、燃气舵的摆向或二次喷射阀门的开度等，从而控制发动机的推力矢量，达到改变导弹飞行方向或姿态的目的。伺服系统种类繁多，其中，带有固体燃气发生器的固体导弹伺服系统得到广泛应用。伺服系统对燃气发生剂的性能要求不同于一般的固体推进剂，伺服系统对燃气发生剂的比冲无过高的要求，相反需要较低的燃温、较低的燃速以及较低的残渣含量。而燃气发生剂燃烧后气体温度往往太高，无法满足使用要求，因此，对燃器发生器燃烧后高温气体的二次降温是燃气发生器满足伺服系统使用要求的关键技术之一。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括，例如，提供了一种降温装置，其用于伺服系统时，能够有效降低燃气发生器产生的气体温度，并能够阻隔燃气发生器产生的火焰，进而能够避免伺服系统被高温燃气热损坏，大大降低伺服系统对材料耐热性能的要求，满足导弹伺服系统低燃温要求。
4.本发明的实施例可以这样实现：
5.第一方面，本发明提供一种降温装置，降温装置包括主体以及多个降温单元；
6.主体具备内腔、进气口及出气口，进气口及出气口均与内腔连通，且进气口及出气口沿主体的轴线方向位于主体的两端；
7.多个降温单元沿主体的轴线依次布置于内腔内；沿主体的轴线方向，每个降温单元均阵列式布置有多个导气通道，每个降温单元的端部均设置有凹槽，凹槽用于与相邻的降温单元共同限定降温腔，每个导气通道均与相邻的降温腔导通。
8.在可选的实施方式中，降温单元采用聚甲基丙烯酸酯类聚合物制成。
9.在可选的实施方式中，每个降温单元的任意一个导气通道的轴线均与相邻的降温单元的任意一个导气通道的轴线错位。
10.在可选的实施方式中，降温单元的外径均为134mm，每个降温单元均阵列式布置有37个导气通道，每个导气通道的外径均为6mm。
11.在可选的实施方式中，凹槽的槽口直径为124mm，凹槽的深度为3mm。
12.在可选的实施方式中，出气口处设置有压力检测单元以及温度检测单元，且出气口处连接有排气喷管。
13.在可选的实施方式中，每个导气通道均沿主体的轴线方向弯曲延伸。
14.第二方面，本发明提供一种伺服系统，包括燃气发生器以及上述的降温装置；
15.降温装置的进气口与燃气发生器的排气口连通。
16.本发明实施例的有益效果包括：
17.该降温装置包括主体以及多个降温单元；主体具备内腔、进气口及出气口，进气口及出气口均与内腔连通，且进气口及出气口沿主体的轴线方向位于主体的两端；多个降温单元沿主体的轴线依次布置于内腔内；沿主体的轴线方向，每个降温单元均阵列式布置有多个导气通道，每个降温单元的端部均设置有凹槽，凹槽用于与相邻的降温单元共同限定降温腔，每个导气通道均与相邻的降温腔导通。
18.当该降温装置用于伺服系统时，降温装置能够有效降低燃气发生器产生的气体温度，并能够阻隔燃气发生器燃烧产生的高温残渣，进而能够避免伺服系统被高温燃气热损坏，大大降低伺服系统对材料耐热性能的要求，满足导弹伺服系统低燃温要求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例中降温装置的结构示意图；
21.图2为本发明实施例中降温单元第一视角的结构示意图；
22.图3为本发明实施例中降温单元第二视角的结构示意图。
23.图标：200-降温装置；210-主体；220-降温单元；211-内腔；212-进气口；213-出气口；221-导气通道；222-凹槽；201-降温腔；230-排气喷管。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
28.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
30.请参考图1-图3，本实施例提供了一种伺服系统，包括燃气发生器以及降温装置200；
31.降温装置200，降温装置200包括主体210以及多个降温单元220；主体210具备内腔211、进气口212及出气口213，进气口212及出气口213均与内腔211连通，且进气口212及出气口213沿主体210的轴线方向位于主体210的两端；多个降温单元220沿主体210的轴线依次布置于内腔211内；沿主体210的轴线方向，每个降温单元220均阵列式布置有多个导气通道221，每个降温单元220的端部均设置有凹槽222，凹槽222用于与相邻的降温单元220共同限定降温腔201，每个导气通道221均与相邻的降温腔201导通；
32.其中，降温装置200的进气口212与燃气发生器的排气口连通。
33.请参考图1-图3，该伺服系统的工作原理是：
34.当该伺服系统处于工作状态时，燃气发生器中的燃气发生剂处于燃烧的状态，其燃烧产生的高温气体便会通过进气口212导入降温装置200内；
35.而由于降温装置200内设置有多个降温单元220，每个降温单元220均阵列式布置有多个导气通道221，每个降温单元220的端部均设置有凹槽222，凹槽222用于与相邻的降温单元220共同限定降温腔201，每个导气通道221均与相邻的降温腔201导通；由此，降温装置200内设置有多个降温腔201，且相邻的两个降温腔201通过相邻的两个降温腔201之间的降温单元220上的多个导气通道221导通；
36.由此，高温燃气从进气口212进入主体210后，会依次通过多个降温腔201及多个导气通道221，而由于降温腔201轴中心部位的气体温度高，而靠近外壁因向外界散热的缘故气体温度会略低于中心部位的气体温度，由此，当存在气温差的气体经由多个导气通道221进入下一个降温腔201后，温度有差异的气体会在降温腔201内进行混合，迫使不同温度的气体之间进行热交换，避免温度相对较高的气体一直在降温腔201的轴中心部位流动，提高了降温效果；
37.而且这样的方式，通过气体在多个降温腔201内流动混合，以及多个导气通道221导通，从而能够迫使气体经过多次混合流动，延长了燃气的流通距离，达到快速降温的目的。
38.综上，该降温装置200用于伺服系统时，降温装置200能够有效降低燃气发生器产生的气体温度，并能够阻隔燃气发生器产生的高温燃烧残渣，进而能够避免伺服系统被高温燃气热损坏，大大降低伺服系统对材料耐热性能的要求，满足导弹伺服系统低燃温要求。
39.进一步地，请参考图1-图3，在本实施例中，在制作降温单元220时，降温单元220采用聚甲基丙烯酸酯类聚合物制成。通过采用这样的材料，使得高温气体流经降温单元220后，降温单元220会吸热分解为无腐蚀性的小分子气体，进而起到冷却作用，并增大燃气发生剂的发气量，同时不产生任何额外的残渣。
40.由此，在本实施例中，降温装置200包括多组降温单元220，及在每个降温单元220开设多个导气通道221的方式，通过这样的方式，能够避免导气通道221被燃气发生剂燃烧残渣堵塞；而且由于高温气体通过降温单元220后，降温材料的分解速率在1s-2s达到峰值，然后大幅下降。因此，随着导气通道221的延长，因降温材料分解而导致导气通道221内径的增量变小，即导气通道221沿气流方向呈倒锥体形向前推进，极易导致后端排气通道狭小而被药剂残渣堵塞。将降温单元220的单个长度缩短，采用多个降温单元220组联合的方式，既
可避免导气通道221堵塞，又能满足对高温气体大幅降温的要求。
41.进一步地，请参考图1-图3，为延长气体在降温装置200的流通路径，故，每个降温单元220的任意一个导气通道221的轴线均与相邻的降温单元220的任意一个导气通道221的轴线错位。需要说明的是，为使得任意一个导气通道221的轴线均与相邻的降温单元220的任意一个导气通道221的轴线错位，其目的是使得相邻的两组降温单元220的各个导气通道221不能直接贯通，由此，可以在制作降温单元220的过程中，便对相邻的两个降温单元220的各个导气通道221的位置进行错位；也可以在安装多个降温单元220时，将个各降温单元220沿轴向随机扭转一定角度，使相邻的两个降温单元220的各个导气通道221不在同一轴线上。
42.通过上述的设置方式，当高温气体从燃烧室进入主体210后，在依次流经多个降温单元220的过程中，由于相邻的降温单元220的导气通道221不同轴，故，气体能在进入降温腔201后直接导入下一个降温单元220的导气通道221中，迫使气体在依次流经多个降温单元220的过程中，需要经过多次混合和转折流动，延长了燃气的流通距离，达到快速降温的作用。
43.请参考图1-图3，在本实施例中，在设置降温单元220时，降温单元220的外径均为134mm，每个降温单元220均阵列式布置有37个导气通道221，每个导气通道221的外径均为6mm。而且凹槽222的槽口直径为124mm，凹槽222的深度为3mm。需要说明的是，降温装置200可根据出口温度的要求来调整降温材料的用量，并通过调整降温装置200外径、厚度、导气通道221的直径以及所用的降温单元220的个数来实现，故，在本发明的其他实施例中，降温单元220的还可以采用其他类型的材料及尺寸参数。
44.进一步地，为保证排气的安全性，故，出气口213处设置有压力检测单元以及温度检测单元，且出气口213处连接有排气喷管230。
45.综上，请参考图1-图3，该伺服系统工作的过程中，燃气发生器产生的高温燃气从燃烧室进入降温装置200后，燃气依次流经各个降温单元220形成的降温腔201以及各个导气通道221，并且在多个降温单元220间流动的过程中，通过多个降温单元220的设置，迫使燃气经过多次混合和转折流动，极强地增长了燃气的流通距离，增强了不同温度燃气之间的热交换，达到过滤、降温和阻隔高温燃烧残渣的作用。
46.高温燃气通过降温装置200后，温度可从初始约1600℃降低到700℃以下，避免相关零部件被热损坏，大大降低伺服系统对材料耐热性能的要求。同时，经过降温过滤后的低温洁净气体可为伺服系统做功，提高了做功的一致性，为伺服系统功能稳定性提供能量保障。与现有工艺相比，本发明将降温材料加工成特殊结构的降温装置200，而且可以通过调整降温装置200外径、厚度和排气通道孔径大小来调节降温效果，不仅工艺简单，过滤降温和阻隔火焰效果好，而且易操作，成本低，适应性好。
47.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。