ГАЗОВЫЙ РУЛЬ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к ракетной технике и может быть использована при изготовлении газового руля ракетных двигателей.
Особенностями условий работы газового руля в проточной части сопла являются:
- тепловое и эрозионное воздействие сверхзвукового высокотемпературного газового потока с содержанием в нем конденсированной фазы продуктов сгорания топлива;
- наличие механических нагрузок от воздействия сверхзвукового газового потока.
В исследуемой области техники установлена известность изготовления газового руля ракетного двигателя из материалов: графит, молибден («Основы устройства и конструирования летательных аппаратов»: Учебник для студентов высших технических учебных заведений. В.Н. Новиков, Б.М. Авхимович, В.Е. Вейтин. - М.: Машиностроения. 1991. - 368 с.)
7
Известен газовый руль ракетного двигателя, содержащий сборные перо и тарель, которые изготовлены из отдельных деталей, связанных между собой шлицевым соединением (патент РФ на изобретение №2251013, МПК F02R 9/80, 2003).
7
Ближайшим техническим решением по конструкции к заявленной полезной модели является газовый руль ракетного двигателя, содержащий перо и тарель, выполненные, как одно целое, из одной заготовки механической обработкой (патент РФ на изобретение №2213244, МПК F02K 9/80,2001).
Недостатками известных вышеописанных конструкций газовых рулей являются сложность изготовления руля в связи с большим объемом различных видов механической обработки, таких как фрезерование, токарная обработка, что удлиняет технологический цикл их изготовления, требует больших расходов дорогостоящего материала, наличия специального дорогостоящего оборудования. Кроме того, выполнение руля из отдельных сборных деталей приводит к ослаблению конструкции газового руля в целом.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков, повышение технологичности изготовлении.
При решении поставленной задачи достигается следующий технический результат: повышение физико-механических характеристик газового руля, сокращение технологического цикла изготовления, сокращение трудоемкости и затрат на приобретение материала.
Технический результат достигается тем, что в конструкции газового руля перо и тарель выполнены как одно целое из керамики.
Известно техническое решение на керамический материал, на основе карбида кремния, графита и бора, включающий компоненты при соотношении масс, % - карбид кремния (SiC - 76), графит (С-19), бор (В-5), который получали из порошковой смеси методом горячего прессования. Предложенный материал был опробован в качестве сопловых вкладышей камер сгорания ЖРДМТ, вкладыш оставался работоспособным (патент РФ на изобретение №2036884, МПК 6 C04B 35/56).
Исходя из этого, для использования исходного материала газового руля ракетного двигателя может быть выбран выше описанный состав керамики, так как имеет место факт положительной отработки его в качестве вкладыша сопла ракетного двигателя, работающего в условиях, близких по характеристикам к условиям работы газового руля.
Изготовление газового руля из керамики на основе карбида кремния позволит улучшить следующие физико-механические характеристики: разрушающее напряжение при срезе, разрушающее напряжение при изгибе, разрушающее напряжение при растяжении.
Кроме того, возможно изготовление газового руля из керамики на основе карбида бора и диборида титана, что позволит еще более улучшить физико-механические характеристики, но, в случае использования керамики на основе диборида титана изделия в 1,5 раза увеличиваются в весе.
В исследуемой области техники установлено, что практической отработки изделия в условиях сопла ракетного двигателя в случае использования керамики на основе диборида титана и на основе карбида бора - нет.
Изготовление газового руля из керамики позволит свести к минимуму механическую обработку за счет особенности технологии изготовления изделий из керамики, а именно изготовление из порошковой смеси компонентов керамики путем горячего прямого прессования, за счет чего достигается целостность изделия и заданный профиль на газовый руль. Используется доступное общеизвестное оборудование.
Результаты исследуемой области техники показали, что впервые предложено изготовление газового руля из керамики.
Заявленная конструкция газового руля для ракетного двигателя может быть получена промышленным способом с использованием широко известных в уровне техники технологических операций и технических средств, таких как:
- пресс гидравлический для прямого прессования;
- высокочастотная установка для индукционного обогрева. Использование заявленного технического решения позволит, по
сравнению с прототипом и другими выявленными аналогами газовых рулей, выполненных из графита, улучшить прочностные характеристики газовых рулей.