燃气流排导装置及排导方法与流程

本发明属于大推力导弹发射系统技术领域，具体涉及一种燃气流排导装置及排导方法。

背景技术：

导弹发射过程中，燃气流中富含各种化学物质和固体颗粒，会对发射装置产生严重冲击效应和烧蚀作用，燃气流的反溅作用也会影响导弹的发射姿态，有时甚至会造成导弹意外点火，在发射空间有限的发射装置中，高温、高压的燃气射流如果不能进行合理安全的排导，燃气流与空气混合，尚未燃烧完全的氢气与其它物质进一步发生化学反应，有可能会引起爆炸，因此为了保证发射系统和导弹的发射安全性，需要对燃气流进行合理排导；同时，随着大推力导弹的发展，燃气流热冲击效应以及动力冲击效应加大，对排导装置承受热冲击效应以及动力冲击效应的要求越来越高。

排导装置必须控制好导流气动外形，特别是导流板导流面的型面，既能保证在导弹发射规定的射角范围内对燃气流进行合理有效的排导，也能保证燃气流排导路径通畅，有效阻止导弹起飞阶段不会引起燃气流反溅冲击导弹尾部，造成初始扰动，影响发射安全性和发射精度。排导装置必须能承受较大的热冲击效应以及动力冲击效应；另外，排导装置在行军状态中，要求导流板利用率高、更换方便等。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能四周排导实现在较短时间里迅速对大推力导弹进行燃气流排导的燃气流排导装置及排导方法。

为实现上述目的，本发明所设计的燃气流排导装置，包括金属骨架及导流板；所述金属骨架包括面板及对称焊接在所述面板正面两侧的定位板，所述导流板内置在由两块所述定位板和所述面板正面围合形成的u型腔内，两根压条分别覆盖在所述导流板侧部的台阶面上，连接螺钉由下往上依次穿过所述面板、导流板直至伸入压条内将所述导流板通过所述压条与所述金属骨架连接固定。

进一步地，所述导流板的上表面高出所述压条上表面0.5～1mm。

进一步地，所述导流板的导流面为流线型结构，所述导流板采用两段拼接结构包括设置于导弹喷管下方的主导流板和与所述主导流板相切的辅导流板；所述主导流板和所述辅导流板的拼接接头为斜面接头，所述斜面接头采用顺气流斜面并与导弹喷管发射姿态母线成20°～30°角度。

进一步地，所述金属骨架还包括对称设置在所述面板背面两侧的侧板、设置在所述面板背面且位于两个所述侧板之间的若干个支撑板及衬在两个所述侧板之间的至少一根安装梁；所述定位板的长度方向、支撑板的长度方向和侧板的长度方向均呈一致布置，一个所述支撑板布置在燃气流冲击力最大区域中心位置，其余所述支撑板沿中心位置的支撑板两侧依次对称布置；另外，所述面板的背面头部设置有端部安装梁，所述端部安装梁的外侧面与所述面板的头部端面平齐，所有所述支撑板的一端均与所述端部安装梁相连，所有所述支撑板的另一端端面与所述面板的尾部端面平齐，且所有所述支撑板的下边均与安装梁焊接。

进一步地，所述主导流板采用三层碳布夹层的碳纤维增强酚醛树脂材料模压而成，三层碳布夹层的上、中、下三层均为t700-12k平纹编织布，且上层与中层之间、中层与下层之间均为碳纤维增强酚醛树脂材料，其中，中层厚度为上层厚度的1.2～1.6倍，下层厚度为上层厚度的1.8～2倍；所述辅导流板采用碳纤维增强酚醛树脂材料模压而成的复合板。

进一步地，所述辅导流板端部与所述金属骨架头部端面通过固定板压接，所述主导流板尾部用紧固板挡住。

进一步地，所述导流板的厚度h＝c×a×(γ×t)，c为修正系数、a为导流板使用次数、γ为烧蚀率、t为烧蚀时间，其中，修正系数c为2～3.5。

进一步地，所述压条设计成用金属材料和碳纤维增强酚醛树脂材料模压成型结构，包括金属本体和碳纤维增强酚醛树脂板，金属本体的材质与金属骨架的材质一致，碳纤维增强酚醛树脂板材料与导流板材质一致。

进一步地，所述碳纤维增强酚醛树脂板包括与金属本体上表面贴合的碳纤维增强酚醛树脂板本体和设置在所述碳纤维增强酚醛树脂板本体端部的碳纤维增强酚醛树脂板竖直板，所述碳纤维增强酚醛树脂板竖直板的底面与所述定位板的上表面贴合匹配。

一种如上述所述燃气流排导装置的排导方法为：其特征在于：燃气流向排导装置四周排导，由导弹喷管发射姿态母线向排导装置尾部排导为主导流方，由导弹喷管发射姿态母线向排导装置头部排导为辅导流方向，由导弹喷管发射姿态母线向装有压条的左右两侧排导。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明燃气流排导装置能实现四周排导在较短时间里迅速对大推力导弹进行燃气流排导。

附图说明

图1为本发明燃气流排导装置结构示意图；

图2为图1中导流板结构示意图；

图3为图1中金属骨架结构示意图；

图4为图3的底面示意图；

图5为图1的部分放大结构示意图；

图6为本发明燃气流排导装置排导流向示意图。

其中：导流板1、金属骨架2、辅导流板3、主导流板4、压条5、安装梁6、面板7、定位板8、侧板9、端部安装梁10、支撑板11、固定板12、斜面接头13、金属本体14、碳纤维增强酚醛树脂板15、连接螺钉16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示燃气流排导装置包括金属骨架2和导流板1。结合图2所示，导流板1的导流面设计成利于燃气流迅速排导的流线型结构，本实施例中，导流板1采用两段拼接结构包括设置于导弹喷管下方的主导流板4和与主导流板4相切的辅导流板3；主导流板4和辅导流板3的拼接接头为斜面接头13，斜面接头13采用顺气流斜面并与导弹喷管发射姿态母线成20°～30°角度，且斜面接头13缝隙填充tr-28抗冲刷涂料。

由于主导流板4因受燃气流冲击力大，采用三层碳布夹层的碳纤维增强酚醛树脂材料模压而成，三层碳布夹层的上、中、下三层均为t700-12k平纹编织布，且上层与中层之间、中层与下层之间均为碳纤维增强酚醛树脂材料，其中，上、中、下三层平纹编织布厚度根据燃气流流场分析结果设计，一般中层厚度为上层厚度的1.2～1.6倍(燃气流流场分析结果显示，主导流板厚度方向上中层承受载荷是上层承受载荷的1.2～1.6倍)，下层厚度为上层厚度的1.8～2倍(燃气流流场分析结果显示，主导流板厚度方向上下层承受载荷是上层承受载荷的1.8～2倍)；而辅导流板3采用碳纤维增强酚醛树脂材料模压而成的复合板。为满足不同载荷需求，主、辅导流板采用不同材料模压。

导流板1整体厚度设计成满足较大的热冲击效应需求的尺寸范围，碳布夹层的碳纤维增强酚醛树脂复合材料烧蚀率设计要求≤0.05mm/s，考虑到大推力导弹燃气流热冲击效应大，一般实际工况中取修正系数2～3.5，导流板厚度设计为：h＝c×a×(γ×t)，其中h为导流板厚度、c为修正系数、a为导流板使用次数、γ为烧蚀率、t为烧蚀时间。

结合图3、图4所示，金属骨架2包括面板7、对称设置在面板7背面两侧的侧板9、对称焊接在面板7正面两侧的定位板8及设置在面板7背面且位于两个侧板9之间的若干个支撑板11，以及衬在两个侧板9之间的至少一根安装梁6；其中，两块定位板8和面板7正面围合形成供导流板1安装的u型腔，使得定位板8限制导流板1的安装位置；定位板8的长度方向、支撑板11的长度方向和侧板9的长度方向均呈一致布置，且若干个支撑板11呈均匀布置。另外，面板7的背面头部设置有端部安装梁10(端部安装梁10与侧板9呈垂直布置)，端部安装梁10的外侧面与面板7的头部端面平齐，所有支撑板11的一端均与端部安装梁10相连，所有支撑板11的另一端端面与面板7的尾部端面平齐，且所有支撑板11的下边均与安装梁6焊接，本实施例中，安装梁6为盒装结构，其底面连接在发射台固定支撑上。

侧板9是金属骨架2的辅助承力零件，支撑板11是金属骨架2的主要承力零件，支撑板11上边焊接在面板7背面上、支撑板11下边焊接在安装梁6，安装梁6与发射台固定支撑连接成一个钢性体，承受燃气流冲击力。侧板9和支撑板11根据燃气流冲击力大小增减相应数量，其布置位置根据燃气流流场分析结果设计；一般情况下，侧板9布置在燃气流冲击力最大区域，支撑板11在燃气流冲击力最大区域中心位置布置一个，其余左右两侧依次对称布置。本发明的金属骨架2的结构能保证在大推力导弹动力冲击效应下，结构件的强度和刚度。

结合图5所示，导流板1设计为可拆卸结构，导流板1内置在u型腔内，两根压条5分别覆盖在导流板1侧部的台阶面上，连接螺钉16由下往上依次穿过面板7、导流板1直至伸入压条5内将导流板1通过压条5与金属骨架2连接固定，若导流板1烧蚀后拧出连接螺钉16，更换导流板1。另外，辅导流板3端部与金属骨架2头部端面通过固定板12压接，主导流板4尾部用紧固板挡住，抵抗燃气流向尾部排导的冲击力。本实施例中，导流板1的上表面高出压条5上表面0.5～1mm，保证燃气流左右两侧排导路径通畅。

压条5设计成用金属材料和碳纤维增强酚醛树脂材料模压成型结构，包括金属本体14和碳纤维增强酚醛树脂板15，金属本体14的材质与金属骨架2的材质一致，碳纤维增强酚醛树脂板15材料与导流板1材质一致，满足导流面耐高温、抗冲刷性能。另外，碳纤维增强酚醛树脂板包括与金属本体上表面贴合的碳纤维增强酚醛树脂板本体和设置在碳纤维增强酚醛树脂板本体端部的碳纤维增强酚醛树脂板竖直板，碳纤维增强酚醛树脂板竖直板的底面与定位板的上表面贴合匹配，从而抵抗燃气流向头部排导的冲击力。

结合图6所示，本发明燃气流排导装置的排导方法为：燃气流向排导装置四周排导，由导弹喷管发射姿态母线向排导装置尾部排导为主导流方，由导弹喷管发射姿态母线向排导装置头部排导为辅导流方向，由导弹喷管发射姿态母线向装有压条的左右两侧排导，四周排导方法实现在较短时间里迅速对大推力导弹的燃气流排导。