CN115717849A

CN115717849A - 一种基于co2液气相变的推力自适应调节动力装置

Info

Publication number: CN115717849A
Application number: CN202211422704.9A
Authority: CN
Inventors: 王贤勇; 刘生东; 郝振辉; 李全; 张晓光; 范兴良; 旷彬; 张丹; 刘月; 彭涛
Original assignee: "aerospace Star" Military Civilian Integration Innovation Research Institute
Current assignee: "aerospace Star" Military Civilian Integration Innovation Research Institute
Priority date: 2022-11-15
Filing date: 2022-11-15
Publication date: 2023-02-28

Abstract

本发明涉及一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，包括致裂器、泄能头、气动塞锥、喷管和弹性器件，所述致裂器固定设置在喷管的尾端，致裂器内填充有液态CO₂，所述泄能头的尾端与致裂器固定连接且二者相互连通，泄能头套接装配在喷管内部，泄能头的侧壁开设有气孔，在泄能头与致裂器的连通处设置有定压片；所述气动塞锥套接装配在喷管内部，气动塞锥的尾端通过弹性器件与泄能头的头端连接，气动塞锥的头端呈锥体状，所述喷管包括自头端至尾端依次连接的细直筒段、锥形筒段和粗直筒段，气动塞锥的头端与锥形筒段滑动配合。本申请的动力装置，具有结构紧凑、便携以及推力可自适应调节的优点。

Description

一种基于CO2液气相变的推力自适应调节动力装置

技术领域

本发明涉及CO₂液气相变动力技术领域，具体涉及一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置。

背景技术

为提高红外隐身的性能，目前多使用高压空气弹射或基于CO₂液气相变的冷发射方式。高压空气弹射是通过压强推进原理发射弹体。发射装置包括空气压缩机、空压机控制阀、导气管、高压气室、弹射控制阀和发射筒等，发射流程为：空气压缩机工作，当压力达到一定值后打开空压机控制阀，高压空气通过导气管进入高压气室，火控系统激活弹射控制阀，高压空气推动弹托，从而将弹体快速推出发射筒，弹射完成。这种发射方式其发射系统繁冗复杂。基于CO₂液气相变弹射是通过发热剂将液态二氧化碳迅速加热，使其达到超临界状态从而剧烈液气相变，产生高压二氧化碳气体，将弹体快速推出，弹射完成。这种发射方式其推力波动较大，且推力不可控。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，使其具有结构紧凑、便携以及推力可自适应调节的优点。

本发明通过以下技术手段解决上述问题：

一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，包括致裂器、泄能头、气动塞锥、喷管和弹性器件，所述致裂器固定设置在喷管的尾端，致裂器内填充有液态CO₂，所述泄能头的尾端与致裂器固定连接且二者相互连通，泄能头套接装配在喷管内部，泄能头的侧壁开设有气孔，在泄能头与致裂器的连通处设置有定压片；所述气动塞锥套接装配在喷管内部，气动塞锥的尾端通过弹性器件与泄能头的头端连接，气动塞锥的头端呈锥体状，所述喷管包括自头端至尾端依次连接的细直筒段、锥形筒段和粗直筒段，气动塞锥的头端与锥形筒段滑动配合。

进一步，所述气动塞锥的尾端一体连接有导流锥体，所述导流锥体的大径端与气动塞锥的尾端连接。

进一步，所述泄能头的头端一体连接有导向体，所述气动塞锥的尾端开设有与导向体密封滑动配合的导向孔。

进一步，所述泄能头的头端以及气动塞锥的尾端均设置有与弹性器件的对应端连接的连接件。

进一步，所述泄能头的侧壁周向均匀开设有多个气孔。

进一步，所述致裂器与喷管的尾端螺纹连接，所述泄能头的尾端与致裂器也螺纹连接。

本发明的有益效果：

本发明的一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，包括致裂器、泄能头、气动塞锥、喷管和弹性器件，所述致裂器固定设置在喷管的尾端，致裂器内填充有液态CO₂，所述泄能头的尾端与致裂器固定连接且二者相互连通，泄能头套接装配在喷管内部，泄能头的侧壁开设有气孔，在泄能头与致裂器的连通处设置有定压片；所述气动塞锥套接装配在喷管内部，气动塞锥的尾端通过弹性器件与泄能头的头端连接，气动塞锥的头端呈锥体状，所述喷管包括自头端至尾端依次连接的细直筒段、锥形筒段和粗直筒段，气动塞锥的头端与锥形筒段滑动配合。本申请的动力装置，基于CO₂液气相变而产生高压弹射气体，致裂器、泄能头等主要构件均为结构小巧、轻便性构件，有效提高了整体结构的紧凑性和便携性，满足了单兵或班组装备的需求。此外，由于CO₂相变无明显发热，因此，该发射方式具有优异的红外特性；再者，CO₂从液相到气相能迅速产生高压气体，因此，有效提高了激发速度，缩短了发射准备周期。特别地，在泄能头的头端通过弹性器件弹性连接有气动塞锥，气动塞锥在气压推动力和弹性力的结合作用下，能自适应前移或后退，从而调节锥形筒段内的气流通过间隙，即可调节气流大小和气流推动力大小，使气压推力自适应调节，达到推力稳定的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明优选实施例的外部结构示意图；

图2为本发明优选实施例的主视图；

图3为图2的A-A剖视图。

图中：1、致裂器；2、定压片；3、泄能头；4、气孔；5、导向体；6、导向孔；7、弹性器件；8、连接件；9、喷管；10、导流锥体；901、粗直筒段；902、锥形筒段；903、细直筒段；11、启动塞锥。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图1至图3所示，本发明实施公开了一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，包括致裂器1、泄能头3、气动塞锥11、喷管9和弹性器件7，所述致裂器1的头端采用螺纹方式固定连接在喷管9的尾端，致裂器为尾端封闭，头端开口的腔体式结构，致裂器内填充有液态CO₂，为使液态CO₂气化膨胀，在致裂器的尾端安装激发装置；所述泄能头3的尾端采用螺纹形式与致裂器的头端固定连接，泄能头为头端封闭、尾端开口的筒体状结构，泄能头与致裂器连通，泄能头套接装配在喷管内部，泄能头的侧壁开设有气孔4，在泄能头与致裂器的连通处设置有定压片2，在未激发状态时封存液态CO₂，激发时，液态CO₂气化膨胀，定压片被撕裂，压力气体从泄能头的气孔冲出至喷管内，优选地，为提高气体进入喷管的均匀性，在泄能头的侧壁周向均匀开设有多个气孔。

所述气动塞锥11套接装配在喷管9内部，气动塞锥的尾端通过弹性器件7与泄能头的头端连接，具体实施时，弹性器件选用弹簧，同时，在泄能头的头端以及气动塞锥的尾端均设置有与弹性器件的对应端连接的连接件8。

所述气动塞锥11的头端呈锥体状，所述喷管包括自头端至尾端依次连接的细直筒段903、锥形筒段902和粗直筒段901，气动塞锥的头端与锥形筒段滑动配合，锥形筒段的内侧壁与气动塞锥头端的外侧壁之间形成气流通过间隙，以下简称吼道。

本发明具体工作过程如下：当需要发射时，通过电控的方式激发致裂器，CO₂液气相变，当压力到达一定值，CO₂气体冲破定压片、通过泄能头的气孔进入喷管，气流喷出形成推力，当压力不断增加，则气动塞锥在压力的作用下向前移动，从而缩小吼道的横截面积，进而减小推力，此时，弹性器件受拉；从泄能头流出的气体越大，气动塞锥向前移动的距离越长，吼道截面积越小，推力负反馈越大；当气压脉冲到达下降沿时，气动塞锥受到的压力不断变小，在弹性器件弹力的作用下气动塞锥向后移动，吼道面积变大，推力负反馈减小，从而达到推力自适应调节以及推力稳定的目的。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述气动塞锥的尾端一体连接有导流锥体10，所述导流锥体的大径端与气动塞锥的尾端连接；导流锥体的锥面能对气流的流动进行导流，使其平缓流向吼道，进而提高气压推动过程的稳定性。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述泄能头的头端一体连接有导向体5，所述气动塞锥的尾端开设有与导向体密封滑动配合的导向孔6；导向体与导向孔的配合能实现气动塞锥的移动导向。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：包括致裂器、泄能头、气动塞锥、喷管和弹性器件，所述致裂器固定设置在喷管的尾端，致裂器内填充有液态CO₂，所述泄能头的尾端与致裂器固定连接且二者相互连通，泄能头套接装配在喷管内部，泄能头的侧壁开设有气孔，在泄能头与致裂器的连通处设置有定压片；所述气动塞锥套接装配在喷管内部，气动塞锥的尾端通过弹性器件与泄能头的头端连接，气动塞锥的头端呈锥体状，所述喷管包括自头端至尾端依次连接的细直筒段、锥形筒段和粗直筒段，气动塞锥的头端与锥形筒段滑动配合。

2.根据权利要求1所述的基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：所述气动塞锥的尾端一体连接有导流锥体，所述导流锥体的大径端与气动塞锥的尾端连接。

3.根据权利要求2所述的基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：所述泄能头的头端一体连接有导向体，所述气动塞锥的尾端开设有与导向体密封滑动配合的导向孔。

4.根据权利要求3所述的基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：所述泄能头的头端以及气动塞锥的尾端均设置有与弹性器件的对应端连接的连接件。

5.根据权利要求4所述的基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：所述泄能头的侧壁周向均匀开设有多个气孔。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于CO₂液气相变的推力自适应调节动力装置，其特征在于：所述致裂器与喷管的尾端螺纹连接，所述泄能头的尾端与致裂器也螺纹连接。