СОПЛО ПЕРЕМЕННОЙ СТЕПЕНИ РАСШИРЕНИЯ
NOZZLE OF VARIABLE EXPANSION DEGREE

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано при создании сопел переменной степени расширения (складываемых сопел) в твердотопливных двигателях.
Конструкция складываемого (лепесткового) сопла заслуживает внимания разработчиков, прежде всего, тем, что она позволяет максимально уменьшить длину сопла в транспортном положении и тем самым существенно уменьшить длину двигателя.
Известно сопло переменной степени расширения [Extremes (SEP: mastering the extremes), June 1996, №33, p.21], содержащее стационарную и складывающуюся часть, выполненную в виде профилированных панелей (лепестков), шарнирно связанных со стационарной частью, механизм складывания панелей, включающий направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба.
Существенный недостаток известной конструкции заключается в следующем.
При складывании панелей их смежные кромки не перекрываются, а только примыкают друг к другу. В такой конструкции высокой плотности прилегания кромок, обеспечивающей требуемую герметичность соплового тракта, добиться практически невозможно. В процессе работы двигателя горячие газы проходят между кромками панелей, приводя к уносу кромок и к дополнительным потерям удельного импульса тяги двигателя (при разгаре кромок эти потери возрастают).
Технической задачей настоящего изобретения является устранение данного недостатка.
Технический результат достигается тем, что в сопле переменной степени расширения, содержащем стационарную часть и складываемую часть, выполненную в виде профилированных панелей (лепестков), шарнирно связанных со стационарной частью, механизм складывания панелей, включающий направляющие, привод и силовое кольцо, связанное с приводом и складывающее панели в процессе своего движения вдоль оси сопла до образования соплового раструба, направляющая для каждой панели образована ребром, размещенным в продольной плоскости симметрии панели, с выполненным в нем удлиненным сквозным пазом. При этом силовое кольцо пропущено через пазы в ребрах. У каждой четной панели пазы в ребрах параллельны поверхности панели, а у нечетных панелей пазы спрофилированы так, что при движении силового кольца к срезу сопла продольные соприкасающиеся кромки нечетных панелей перекрываются кромками четных панелей, а соприкасающиеся кромки панелей выполнены Г-образного профиля - у перекрывающих панелей полкой вверх, а в перекрываемых - полкой вниз. Привод и силовое кольцо могут быть совмещены в одном элементе, выполненном в виде газогенератора с сопловыми отверстиями, например твердотопливного двигателя.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг.1, 2, 3, 4). На фиг.1 пунктирной линией показано сопло в сложенном (транспортном) положении, сплошной линией - сопло в разложенном (рабочем) положении. На фиг.2 показан вид А фиг.1. На фиг.3 показана выноска Б фиг.1. На фиг.4 показана выноска В фиг.2.
На чертежах обозначены:
1 - стационарная часть сопла;
2 - складываемая часть сопла;
3 - четные (верхние) панели;
4 - нечетные (нижние) панели;
5 - силовое кольцо (торовый твердотопливный двигатель);
6 - шарнир;
7 - ребро;
8 - паз в ребре четной панели;
9 - паз в ребре нечетной панели;
10 - Г-образная кромка нечетной (нижней) панели;
11 - Г-образная кромка четной (верхней) панели;
12 - ленточное уплотнение;
13 - цанговый замок;
1
α - угол поворота верхней панели;
2
α - угол поворота нижней панели.
Конструкция работает следующим образом.
2
1
При задействовании привода силовое кольцо 5, передвигаясь в пазах 8 и 9 ребер 7, воздействует на панели 3 и 4. Нечетные панели 4 заранее устанавливаются на меньший угол движения α по сравнению с четными α. От начала движения нечетные панели 4 перемещаются впереди четных 3. Последние, вследствие выполнения в их ребрах 7 пазов 8 прямолинейного профиля, «догоняют» нечетные в процессе складывания. При этом кромки 10, 11, благодаря Г-образному профилю, стыкуясь, образуют «лабиринт», а совместно с ленточным уплотнением 12 образуют герметичное соединение панелей. По окончании раскладки панели фиксируются цанговым замком 13.
В случае использования в качестве силового кольца торового твердотопливного двигателя процесс раскладывания панелей будет проходить аналогично.
Таким образом, использование изобретения позволит исключить перетекание газа между панелей, связанные с ним потери удельного импульса тяги, повысить надежность работы сопла.