一种进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置

本发明涉及变几何进气道，具体一种进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置。

背景技术：

1、随着航空航天技术的发展，高速宽域飞行器成为航空航天领域的重要发展方向，宽域飞行器的进气道特点之一是其进气道需要在不同的马赫数下正常工作，为了实现宽域飞行器在跨度比较大的马赫数下正常工作，需要在不同的飞行工况下调节进气道的内收缩比从而实现捕获流量调节及其保证进气道的起动能力。由于高速飞行使得发动机各个部位的温度非常高，尤其是位于整个发动机头部的进气道，高速气体的热效应可使进气道各个部件达到极高的温度；若高温对进气道的可动部件所带来的热变形使得高温动密封失效，则会造成进气道内高温高压的气体泄漏进入其他附件系统的腔体内，导致附件系统的腔体内温度迅速升高，烧毁调节结构和控制系统，进而导致整个发动机失效。因此，高温动密封是宽域变几何进气道中的一项关键技术。

2、美国x-51a高速推进飞行器在首飞试验中由于发动机与尾喷管之间的密封泄露导致飞行失败。为了防止压缩后的高温高压气体泄漏对飞行器内部结构和设备造成破坏，有必要对发动机流道进行密封设计；而对于变几何进气道，该问题为动密封问题，更为复杂，既要保证密封性，又要保证变几何机构能正常动作。公开号为cn105179107a《一种火箭基组合循环发动机变几何燃烧室动密封结构》的专利申请中提供了适用于地面试验发动机的动密封结构，结构形式简单，加工方便；但是该方案仅针对地面试验样机，没有设计具体的变几何机构，无法在高温条件下长时稳定工作，对实际飞行器设计不具备指导意义。为了解决高温对进气道各个部件所带来的热变形密封性能的影响，因此，需要发展一种新型的高温动密封装置。

技术实现思路

1、发明目的：为解决上述问题，本发明提供了一种进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，该装置在完成进气道变几何动作的同时保证了进气道的密封性，防止了进气道流道内的高温高压气体泄漏。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置包括进气道压缩面、设于进气道压缩面一侧的进气道侧板、设于进气道侧板内侧的密封表面、密封金属条、滑动元件、固定于进气道压缩面内的保持元件、高温合金弹簧；密封金属条一侧与密封表面贴合，另一侧与滑动元件贴合；所述保持元件与滑动元件均有腔体，滑动元件套设于保持元件上并形成空腔，高温合金弹簧设于空腔内；当高温合金弹簧与滑动元件紧密接触，且高温合金弹簧具有预紧量时为初始状态；当高温合金弹簧与滑动元件紧密接触，且高温合金弹簧具有回弹量时为工作状态；金属密封条均随高温合金弹簧形变而始终紧贴于进气道侧板上。

3、进一步的，所述密封金属条、高温合金弹簧、保持元件及滑动元件组成密封件。

4、进一步的，所述保持元件为一端封闭的第一圆筒，滑动元件为另一端封闭的第二圆筒；第一圆筒直径小于第二圆筒直径。

5、进一步的，所述进气道压缩面具有密封件容纳结构，该结构为圆柱形第一凹槽，第一凹槽直径与保持元件直径一致，第一凹槽长度小于保持元件长度。

6、进一步的，所述进气道压缩面设有多个第一凹槽。

7、进一步的，所述进气道压缩面靠近进气道侧板的一侧设有长条形第二凹槽，第二凹槽大小与金属条大小一致。

8、进一步的，所述金属密封条与高温合金弹簧的材料的许用温度高于进气道所处高温环境的温度。

9、进一步的，所述进气道压缩面相对于进气道侧板可移动。

10、进一步的，所述进气道压缩面与进气道侧板在高温环境下变形后，高温合金弹簧的回弹量小于预紧量。

11、进一步的，所述密封金属条材质为铜。

12、有益效果：本发明较于现有技术，具有如下显著效果：通过高温合金弹簧与金属密封条实现高温动密封，提供整个结构的动密封方案，保证在高温高压的环境下，进气道内的气体不会泄露到飞行器舱体，防止对机体结构及仪器设备产生破坏；该装置通用性较强，既可用于地面试验样机，也可用于飞行试验样机乃至实际飞行器。

技术特征：

1.一种进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，包括进气道压缩面(1)、设于进气道压缩面(1)一侧的进气道侧板(2)、设于进气道侧板(2)内侧的密封表面(3)、密封金属条(4)、滑动元件(7)、固定于进气道压缩面(1)内的保持元件(6)、高温合金弹簧(5)；密封金属条(4)一侧与密封表面(3)贴合，另一侧与滑动元件(7)贴合；所述保持元件(6)与滑动元件(7)均有腔体，滑动元件(7)套设于保持元件(6)上并形成空腔，高温合金弹簧(5)设于空腔内；当高温合金弹簧(5)与滑动元件(7)紧密接触且高温合金弹簧(5)具有预紧量时为初始状态；当高温合金弹簧(5)与滑动元件(7)紧密接触且高温合金弹簧(5)具有回弹量时为工作状态；金属密封条(4)均随高温合金弹簧(5)形变而始终紧贴于进气道侧板(2)上。

2.根据权利要求1所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述密封金属条(4)、高温合金弹簧(5)、保持元件(6)及滑动元件(7)组成密封件。

3.根据权利要求2所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述保持元件(6)为一端封闭的第一圆筒，滑动元件(7)为另一端封闭的第二圆筒；第一圆筒直径小于第二圆筒直径。

4.根据权利要求3所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述进气道压缩面(1)具有密封件容纳结构，该结构为圆柱形第一凹槽(8)，第一凹槽(8)直径与保持元件(6)直径一致，第一凹槽(8)长度小于保持元件(6)长度。

5.根据权利要求1所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述进气道压缩面(1)设有多个第一凹槽(8)。

6.根据权利要求5所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述进气道压缩面(1)靠近进气道侧板(2)的一侧设有长条形第二凹槽，第二凹槽大小与金属条(4)大小一致。

7.根据权利要求1所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述金属密封条(4)与高温合金弹簧(5)的材料的许用温度高于进气道所处高温环境的温度。

8.根据权利要求1所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述进气道压缩面(1)相对于进气道侧板(2)可移动。

9.根据权利要求8所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述进气道压缩面(1)与进气道侧板(2)在高温环境下变形而相对移动后，高温合金弹簧(5)的回弹量小于预紧量。

10.根据权利要求1所述的进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置，其特征在于，所述密封金属条(4)材质为铜。

技术总结本发明涉及变几何进气道技术领域，具体涉及一种进气道可动型面与进气道侧板间的高温动密封装置。该发明包括进气道压缩面、进气道侧板、金属密封条、高温合金弹簧、保持元件、滑动元件。相较于现有技术，本发明在完成进气道变几何动作的同时能够保证进气道的密封性，防止进气道流道内的高温高压气体泄漏。技术研发人员：张悦,庞明池,朱海成,王子运,何小明,谭慧俊受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26