发动机喷管摆动模拟工装设计

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1、发动机喷管摆动模拟工装设计刘春生1李耀阳2(1．北京宇航系统工程研究所，北京100076；2．海军驻中国运载火箭技术研究院军事代表室，北京100076)摘要：本文在对某固体发动机喷管摆动特性分析的基础上，针对箭上排油软管、滚控发动机、伺服油源及发动机喷管之间的接口和相对位置关系，设计了一种基于铰链原理的发动机喷管摆动模拟工装。经过试验证明，该工装能够满足排油软管地面摆动试验及干涉检查要求。本文设计的工装首次实现了管路产品随发动机喷管摆动的地面试验模拟，为型号研制及后续型号应用提供了新思路。关键词：喷管；摆动模拟；工装设计SimulationTbol

2、ingofEngiIleNozzleSwingLiuChunshen91“Y_aoy觚92(1．BeijiIlgInstituteofAstmnauticalSystemsEngineering，Beijing100076；2．Na、，yRepresentatiVeo街ceinChinaAcademyofLa眦1chVehicleTechnolo烈Be狮g100076)Abstract：ThispaperfocusesonmepreVentionandconⅡ．olof∞rospacepmductsf如mproductionprocessermra

3、ngle，andputsforwardthebasicp血ciplesandmethodsabouterrorpreVentionofdesignpmcess，processengineering，techllologicalprocess，锄dpersonnelguar锄tee．Meanwhile，itproVidessomeapplicationc舔esabouttheapplicationofanti-errortechnique．Keywords：nozzle；swings岫lation；toolingdesi印1引言某型号一级主发动机工作

4、时，伺服机构排油软管要跟随发动机喷管进行多次摆动。为了验证排油软管能否适应发动机喷管的摆动工况，模拟箭上实际安装状态，设计了发动机喷管摆动模拟工装，并对排油软管试验件进行了摆动试验考核，检查了排油软管摆动时与滚控发动机的干涉情况。发动机喷管在伺服系统的作用下完成摆动，从而对箭体飞行姿态进行控制。由于发动机喷管及其摆动装置构造复杂，且伺服系统驱动喷管摆动的机理难度大，所以地面模拟工装的设计难度很大。本文抓住发动机喷管的结构特点并结合排油软管考核的实际需求，对其进行了简化，设计了一种基于铰链波纹管原理的工裂11，模拟发动机喷管摆动。2发动机喷管摆动特性

5、排油软管一端与伺服系统连接，和伺服系统一起运动。伺服系统接收到控制系统的摆动指令后，通过伺服油源作为动力推动两个伺服作动器进行伸缩运动，从而推动柔性喷管完成各种复杂的摆动，使箭体按照预定轨道飞行。图l为某型伺服作动器信号示意图，图2和图3为该型伺服作动器线位移和角位移曲线。作者简介：刘春生(1984一)，工程师，流体力学专业：研究方向：运载火箭增压输送系统管路系统设计及总装。收稿日期：2013—05一05175∞o罩。嫒蝼·5孑5罩娅。驰．。作动器AI二r■⋯i．UI’’’’’’I．．’’一’●。’’’’’：’⋯。竹’’’’O10∞70∞作动器B’

6、订瓜J!；U．：．．．．．．；．．．．．；．⋯．．；．．．．．O1020∞70∞时间js图1伺服作动器信号示意图∞●。2。董a篓。-．。{。e42乎罩。簿毯-2舞·●且～罅啻畦2笛——咐*n竺擎一篇耄晴^lfU■6^■_‘h■一W¨●-HI叫’■r9I．Iir^-褂；；器；；『f．If■■l●■^^／：‘●—一甲”I13发动机喷管摆动模拟工装设计3．1排油软管安装状态排油软管箭上状态两端分别与伺服系统及发动机喷管加强环连接，图4为发动机喷管及排油软管安装示意图。排油软管由弯管、软管和排油嘴组成，先由一段弯管引出，然后通过软管连接到喷管加强环的排油嘴

7、上。弯管与伺服排油口螺接，排油嘴通过6个M8的螺栓与喷管加强环固定，排油嘴安装面螺栓孔垂直于发动机喷管加强环安装面。18弯管排油软管排油嘴图4发动机喷管及排油软管喷管加强环发动机喷管3．2摆动工装设计思路发动机工作时，喷管在伺服作动器的控制下进行摆动，从而调整火箭的飞行姿态。由于火箭飞行工况下发动机喷管的摆动曲线非常复杂，地面工装难以完全真实模拟。因此，本文在设计时对喷管的摆动情况进行了包络，考虑了喷管摆动的极限情况，即模拟喷管进行最大角度划圆摆动；同时模拟了箭上排油软管、滚控发动机、伺服油源及发动机喷管之间的接口和相对位置关系。3．3摆动工装设计

8、方案摆动工装主要包括操作杆、摇摆杆、排油嘴、铰链、限位环、圆筒组件、底板、调整杆及支架组件等。弯管与支架组件接口连接，软管