СОПЛО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
SOLID-PROPELLANT ROCKET ENGINE NOZZLE

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в двигателях твердого топлива для управления вектором тяги.
Для высокоманевренных ракет наиболее целесообразно использование 4-сопловых конструкций двигателей, в которых управляющие (качающиеся) сопла позволяют одновременно с высокой эффективностью управлять ракетой по каналам курса, тангажа и крена.
Известна конструкция качающегося сопла, содержащая неподвижную и подвижную (качающуюся) части с разрывом профиля в дозвуковой области проточного тракта сопла (Конструкции ракетных двигателей на твердом топливе / под общей ред. Л.Н.Лаврова. - М.: Машиностроение, 1993 г., с.144, рис.3.166; И.Х.Фахрутдинов, А.В.Котельников. Конструкция и проектирование ракетных двигателей твердого топлива: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1987 г., стр.293, рис.11.8а)
Отклонение качающейся части сопла происходит в плоскости, перпендикулярной оси подвески.
Недостаток известной конструкции сопла заключается в том, что при сближении в процессе работы двигателя входной кромки качающейся части сопла и выходной кромки неподвижной части происходит интенсивное затекание высокотемпературных продуктов сгорания в полость разъема двух частей сопла. Воздействие продуктов сгорания на элементы герметизации разъема приводит к разрушению последних, разгерметизации разъема с последующими прогарами конструкции.
Технической задачей настоящего изобретения является устранение указанного недостатка и, соответственно, повышение эксплуатационной надежности конструкции сопла.
Технический результат достигается тем, что в сопле, содержащем неподвижную и качающуюся части с разрывом профиля в дозвуковой области проточного тракта, узел подвески качающейся части, элементы герметизации, выходное отверстие неподвижной части сопла выполнено в виде эллипса, малая ось которого расположена в плоскости, перпендикулярной оси качения (подвески).
Выполнение выходного отверстия неподвижной части сопла в виде эллипса является существенным отличительным признаком, так как позволяет обеспечить перекрытие его кромкой кромку входного отверстия качающейся части во всем диапазоне углов качания. Результатом перекрытия является повышение надежности работы сопла.
Сущность предлагаемого изобретения показана на фиг.1, 2, где обозначено:
1 - неподвижная часть сопла
2 - качающаяся часть сопла
3 - узел подвески
4 - элементы герметизации
5 - поверхность проточного тракта неподвижной части
6 - поверхность проточного тракта качающейся части
Т - зазор между неподвижной и качающейся частями
Нэ - кромка выходного эллиптического отверстия неподвижной части
К - плоскость качания
М - кромка входного отверстия качающейся части
Теоретическая линия............ - проточный тракт неподвижной части с выходной кромкой в виде круга
Нкр - кромка выходного круглого отверстия неподвижной части
Мα - положение кромки входного отверстия качающейся части при отклонении ее на угол α.
Преимущество заявляемого технического решения следует из сравнения относительного положения выходной неподвижной и входной качающейся частей сопла при отклонении последней на один и тот же угол (при круглом и эллиптическом отверстии в выходной части (фиг.1):
- при круглом отверстии открывается зазор (точки Нкр, Мα);
- при эллиптическом отверстии зазор перекрыт кромкой неподвижной части (точка Нэ).
Особенность работы сопла состоит в следующем.
При отклонении качающейся части во всем диапазоне рабочих углов кромка эллиптического отверстия неподвижной части перекрывает кромку входного отверстия качающейся части, обеспечивая при этом непрерывность течения газового потока по тракту сопла. Предотвращение затекания газового потока в зазор между неподвижной и качающейся частями позволит сохранить целостность герметизирующих элементов и, тем самым, повысить надежность работы конструкции.