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喷管的制造方法

2021-07-05 09:15:28
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喷管,它具有轴向双喇叭形状,即所谓的“双喇叭”式,并且在双喇叭形状之间的拐点处有一种轮廓线或母线曲率向外的变化。  

火箭喷管的双喇叭形状从六十年代早期用于一种高度补偿可以得知。在海平面操作模式中这种双喇叭喷管,因拐点将迫使气流在预定位置离开喷管壁,所以增加了海平面推力。在高空操作模式中,羽烟逐渐膨胀直到它接触到拐点下游的喷管壁。但是,事实上,该双喇叭喷管的原理有几个内在不足之处,按这些不足之处降低了其理论上的状态的性能。  

另一方面,火箭喷管的作用是使气体膨胀、并加速到高速度、并因此产生推力效率力。推力效率对火箭非常重要。高推力作用意味着高的管壁温度,且因而要引入昂贵的技术。火箭喷管的壁温依赖于壁的压力和壁侧气流速度。  

为了控制火箭喷管的管壁温度,特别是通过对流冷却非主动致冷的管壁部分,已建议采用几种技术。首先,所用的材料高温时要具有强度,当然这些材料是昂贵的。喷管壁也可能覆盖涂层,其隔热并耐表面高温。这也是昂贵的。一种冷却膜可与一种连续喷管轮廓结合在一起使用。  

在使用金属材料的情况下,这种材料昂贵,而且由于材料的利用率,一种喷管结构有许多接合处。另一方面,可以使用一种陶瓷基体复合材料。在这种情况下,费用非常昂贵,而且因其在火箭喷管中应用少值得怀疑。  

所以,涂层增加成本且降低固定的临界温度的潜力受到限制。针对气膜冷却的情况,通常没有气体产生用于闭式循环发动机的气膜。用于气膜冷却目的的气体流出可能意味着严重性能损失。  

现在可以证明基于双喇叭型获得一种简便和廉价的方法去控制喷管壁的温度,但根据本发明建议采纳了这种方法。因此,本发明实质上是显著的,因为为了在喷管壁上进一步冷却,曲率变化达2°~7°,该拐点(I)位于面积比率ε=10的位置和喷管0.85×εmax的位置之间的地方。  

通过引入一种喷管轮廓线的不连续子午平面,管壁温度降低速度比通常连续轮廓线的情况产生的温度降低的速度适中。因喷管壁不连续性点的温度接近于恒值。决定喷管材料的温度因此降低。通过引入一种不连续性,作为一个副作用使一种冷却气膜的作用可能受到控制。在拐点处,靠近喷管壁的气膜承受上述不连续性下游处突然加速,这种不连续性将使气膜稳定并防止混合。然后气膜的效率维持。 


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