一种一体化液体火箭发动机推力传递装置的制作方法

本发明属于火箭发动机，涉及一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，特别是一种与涡轮出口燃气导管集成的推力传递装置。

背景技术：

1、传统的泵后摆液体火箭发动机推力传递装置一般在燃气弯管的出口法兰上连接传力机架或传力框梁，或者在燃气弯管上设置连接轴，通过连接轴对接常平梁和机架后将推力传递至箭体。在发动机总装布局时，兼顾到推进剂管路的空间走向，传力机架、传力框梁及常平梁等推力传递结构的外包络往往做的很大，使发动机的结构紧凑性差，同时也增加了发动机的结构质量。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，能够同时实现输送燃气和推力传递功能，缩小发动机的外包络尺寸，简化总装布局，提升发动机的推重比。

2、本发明解决技术的方案是：一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，包括十字梁、传力座；其中，十字梁包括中心腹板、鸡冠状加强板、四个对接面，传力座包括燃气入口对接法兰、燃气出口对接法兰、弯管、圆形锥筒、四个传力柱；

3、中心腹板连接为十字形结构，形成十字梁的主体；四个对接面分别设置在十字梁的四个端部，且位置低于十字梁的最大高度；十字梁靠近每个对接面的梁顶设有鸡冠状加强板；燃气入口对接法兰与燃气出口对接法兰之间通过弯管连通，弯管内型面的中心线、燃气入口对接法兰的中心线、燃气出口对接法兰的中心线均不共线；弯管外侧靠近燃气入口对接法兰一端的顶部壁面设有圆形锥筒；十字梁的下端与传力座的圆形锥筒之间可拆卸连接，且十字梁与传力座的对接面均为十字形对接面；四个传力柱分别从传力座的十字形对接面延伸至燃气出口对接法兰。

4、进一步的，推力室产生的推力传递到传力座后分为两条传力路径，一条传力路径是推力从传力座的燃气出口对接法兰至传力座的弯管侧壁面至圆形锥筒和传力柱至十字形对接面；另一条传力路径是推力从传力座的弯管顶部壁面传至圆形锥筒后传至十字形对接面；推力到达十字形对接面后汇合，从十字形对接面传向对接面，最终推力从对接面传至箭体。

5、进一步的，十字梁与传力座的十字形对接面之间通过螺栓连接，两者之间为可拆卸结构，传力座既能单独与箭体进行对接，也能与十字梁组合在一起与箭体对接。

6、进一步的，十字梁采用3d打印一体化成形，传力座的圆形锥筒内侧设有倾斜平面。

7、进一步的，传力柱为类藤蔓形结构，在远离燃气入口对接法兰的传力柱顶部有骨扇形加强筋。

8、进一步的，燃气入口对接法兰和燃气出口对接法兰通过梅花状连接块连接，传力座的十字形对接面与燃气入口对接法兰彼此紧邻。

9、进一步的，中心腹板为双层空心腹板结构，腹板外侧采用倒斜角加厚的结构形式；中心腹板中央通过四处方板相连接，在中心腹板交接处形成y形支撑结构。

10、进一步的，传力座的十字形对接面中心为圆形凹槽，十字梁的十字形对接面中心为圆形凸台，圆形凹槽与圆形凸台组成插接式圆台连接结构，二者间隙配合。

11、进一步的，传力座的圆形锥筒外壁两侧设有外突式平台，插接式支耳插入外突式平台内并用螺栓连接固定，用于在插接式支耳上安装拉杆固定氧预压泵和燃料预压泵。

12、进一步的，还包括伺服机构上支点，伺服机构上支点设置在至少一个对接面的底部。

13、本发明与现有技术相比的有益效果是：

14、(1)本发明将燃气输送管道与推力传递的功能集成化设计，推力分为两个传递路径，分别为：传力座燃气出口对接法兰→传力座弯管侧壁→四根传力柱→传力座十字对接面→十字梁→箭体；传力座弯管顶部壁面→传力座圆形锥筒→传力座十字对接面→十字梁→箭体；通过这样的传力方式，可以使缩小发动机的外包络，简化发动机布局方式，降低发动机的结构质量，提升发动机的推重比。

15、(2)本发明实施例的传力座与十字梁的对接面均为十字形对接面，传力座的十字形对接面中心为圆形凹槽，十字梁的十字形对接面中心为圆形凸台，圆形凹槽与圆形凸台通过插接的形式相互对接，两者为间隙配合，可以用于承担发动机摇摆过程中产生的剪切力。

16、(3)本发明实施例的十字梁靠近对接面处为空心鸡冠形形状，对接面较十字梁的最大高度低，对接面为工字梁结构，大大增加了十字梁对接面处的刚度，降低了对接面的高度，降低了发动机的整机高度。

17、(4)本发明实施例的传力座燃气弯管内型面的中心线与燃气出入口对接法兰的中心线不共线，可以增大传力座的轴向刚度；传力座结构紧凑，燃气入口对接法兰和燃气出口对接法兰紧邻，两者之间通过梅花形支撑柱连为一体，大大增加了传力座的轴向刚度。

技术特征：

1.一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，包括十字梁(10)、传力座(11)；其中，十字梁(10)包括中心腹板(1)、鸡冠状加强板(2)、四个对接面(3)，传力座(11)包括燃气入口对接法兰(5)、燃气出口对接法兰(6)、弯管、圆形锥筒(14)、四个传力柱(7)；

2.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，推力室产生的推力传递到传力座(11)后分为两条传力路径，一条传力路径是推力从传力座(11)的燃气出口对接法兰(6)至传力座的弯管侧壁面至圆形锥筒(14)和传力柱(7)至十字形对接面；另一条传力路径是推力从传力座(11)的弯管顶部壁面传至圆形锥筒(14)后传至十字形对接面；推力到达十字形对接面后汇合，从十字形对接面传向对接面(3)，最终推力从对接面(3)传至箭体。

3.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，十字梁(10)与传力座(11)的十字形对接面之间通过螺栓连接，两者之间为可拆卸结构，传力座(11)既能单独与箭体进行对接，也能与十字梁(10)组合在一起与箭体对接。

4.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，十字梁(10)采用3d打印一体化成形，传力座(11)的圆形锥筒(14)内侧设有倾斜平面。

5.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，传力柱(7)为类藤蔓形结构，在远离燃气入口对接法兰(5)的传力柱顶部有骨扇形加强筋。

6.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，燃气入口对接法兰(5)和燃气出口对接法兰(6)通过梅花状连接块(15)连接，传力座(11)的十字形对接面与燃气入口对接法兰(5)彼此紧邻。

7.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，中心腹板(1)为双层空心腹板结构，腹板外侧采用倒斜角加厚的结构形式；中心腹板(1)中央通过四处方板(19)相连接，在中心腹板(1)交接处形成y形支撑结构。

8.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，传力座(11)的十字形对接面中心为圆形凹槽(22)，十字梁(10)的十字形对接面中心为圆形凸台(21)，圆形凹槽(22)与圆形凸台(21)组成插接式圆台连接结构，二者间隙配合。

9.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，传力座(11)的圆形锥筒(14)外壁两侧设有外突式平台(17)，插接式支耳(18)插入外突式平台(17)内并用螺栓连接固定，用于在插接式支耳(18)上安装拉杆固定氧预压泵和燃料预压泵。

10.根据权利要求1所述的一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，其特征在于，还包括伺服机构上支点(8)，伺服机构上支点(8)设置在至少一个对接面(3)的底部。

技术总结本发明涉及一种一体化液体火箭发动机推力传递装置，包括十字梁(包括中心腹板、鸡冠状加强板、对接面)、传力座(包括燃气出入口对接法兰、弯管、圆形锥筒、传力柱)；中心腹板为十字形结构，对接面设置在十字梁的四个端部，位置低于十字梁的最大高度；十字梁靠近每个对接面的梁顶设有鸡冠状加强板；燃气出入口对接法兰之间通过弯管连通，弯管外侧靠近燃气入口对接法兰的顶部壁面设有圆形锥筒；十字梁与传力座之间可拆卸连接，且十字梁与传力座的对接面均为十字形对接面；传力柱从传力座的十字形对接面延伸至燃气出口对接法兰。本发明能够同时实现输送燃气和推力传递功能，缩小发动机的外包络尺寸，简化总装布局，提升发动机的推重比。技术研发人员：李斌,高玉闪,杨亚龙,马振宇,秦红强,杨全洁,赵剑,杨永红受保护的技术使用者：西安航天动力研究所技术研发日：技术公布日：2024/8/1