佩戴假玉对身体有害

球窝喷管接头设计及摆动力矩计算张同表(国防科技大学航天与工程学院，湖南长沙410073)摘要：本文概迷球窝喷管接头的结构设计，推导了球窝喷管接头的摆动力矩近似计算，设计出了球窝喷管接头的结构图，计算了球窝喷管的摆动力矩．为以后球窝喷管的设计提供一些可借荽之处．主题词：固体火箭发动机，喷管，设计，摆动力矩1前言固体火箭发动机推力向量控制系统摆动喷管在国内外大量使用，几乎所有的大型战略、战术导弹型号采用了摆动喷管．在小型固体火箭发动机推力向量控制系统上采用摆动喷管的较少．普遍采用舵机型式或扰流片进行推力向量控制．推力向最控制是固体火箭发动机的重要性能之一．目前国内摆动喷管类型主要=类：柔性喷管和轴承喷管，在柔性喷管和轴承喷管小型化过程中，由于摆角、摆动力矩、承载能力的限制，在重量条件的约束下，很难满足发动机整体要求；随着发动机高可靠性要求．简化摆动喷管结构、降低摆动力矩．减轻重量是摆动喷管研究的主攻方向．采用球窝喷管作为推力向量控制系统具有结构简单、重量轻，可靠性高的特点。能满足高压强发动机的要求。但摩擦力距较大．在研制中要解决几个问题：结构设计、材料选择、以及摆动力矩的计算。2球窝喷管接头设计2．1球窝喷管接头结构2．1．1结构原理结合国内外，选用前摆心结构，摆动分离线选亚音速分离线作为设计．此种方案压力基本保持不变。推力损失小，但力矩较大；结构原理图见图I；阴球作为承力结构，固定不动，阳球支承在I弭3曝上，通过90。间隔布置的两个作动器推动活动体(包括阳球、扩散段、喉衬组件)绕球心转动，通过两个作动器推拉运动的组台，实现喷管的全轴摆动。从而实现对导弹俯仰、偏航的控制．图l结构原理图，182．1．2结构设计和设计要点球窝喷管接头结构见图2，阴阳球承力结构采用金属结构，摆动摩擦副采用金属和非金属复合材料；非金属复合材料同时保证密封要求；非金属复合材料和阴球连接采用胶粘剂粘接或螺栓+粘接连接结构．圈2球窝喷管接头结构图设计要点；窝喷管接头的结构设计。满足战术导弹的结构要求，在满足喷管热防护要求的前提下，使喷管质量轻，结构小型化，可以降低球窝接头的载荷t减小摆动力矩；满足攫角要求。小型战术导弹摆角要求在5～12。．阳球的强度、剐度闯题；强度起题解决阴陌球是否满足承载要求，剐度满足阴阳球的密封和保证摆动力矩在设计范围内，强度和刚度的拚调设计是结构设计的要点之一．表面租糙度的确定I选择合理的表面粗楗度，降低摆动力矩，并具有良好的加工工艺性。一般选择粗糙度为0．4．，2．1．3材料选择降低摩擦力矩是球窝喷管研毹的关键，所以材辩的摩擦系数要小于等于0．I．由于发动机的特殊要求。采用固体润滑层作为研制首选材料，摆动摩擦副采用金属和非金属复合材料；非金属复合材料固体润滑层既可满足承载、减摩耍隶，又可满足密封要求，是球高喷管的理想选择．是提高球窝喷管的性能的关键技术。阴阳球材料选用30CrMnStA，其强度高、成本低、加工工艺性好．3摆动力矩计算球窝嚷管的摆动力矩，为弹总体提供力矩数据．是作动器研制的技术依据。计算摆动力矩，考虑工程应用情况和接头的实际特点，采用静力平衡原理进行计算．阴球与阳球接触面为一球带。在球窝喷管的结构设计中，受发动机结构的限制和摆角的影响，球带窄，实际设计宽度小于10mm，覆盖角度约4。，可以认为在接触面内正压力是均匀的，并假定正压力集中在球带中点的一圆上I其它外载荷影响较小，在摆动力矩计算中忽略不计．计算模型见图3。当阳球绕xOY平面任意一条轴线转动时，某一点的切_向摩擦力和摩擦力矩为：式中：／为摩擦系数；Ⅳ力正压力．扭；型dB2“(1)袭l圈3计算硬鸳摆动力矩为：埘=罢心na扛留2d+s洫2BdB(2)对公式(2)积分后求得力矩M=2譬五咖afn4—ctgQ—+sinBdl3(3)Ⅱ4对已知结构尺寸的球窝接头。a在600～70·之闻：通过Mattw,ad软件进行数值计算，计算结果见计算项目sinaf”√c才a+sin213d13a(·’6061626364656667686970积分结果1．2IO1．20111921．1821．1721．163l_lM1．1451．1351．1261．118对计算结果，d在60"～70"之间，积分结果变化不大。以平均值作为常数将公式(3)近似表示为M=明忪’(4)其中心sinar”而厢删删．74，、对球窝喷管进行力矩计算，取f的．10，计算得M=1551N-m；在进行冷摆试验时，测得最大力矩1840N·tn．计算结果与试验结果存在差距．主要是摩擦系数的选取；其次是冷摆试验时带入额外的载荷．4结束语减小球窝喷管接头球径，是降低接头载荷，减小摆动力矩的有效途径320推导了球窝喷管摆动摩擦力矩的近似计算公式；可以应用在工程设计中；在工程计算中通过试验选取摩擦系数．参考文献fI】‘固体火箭发动机原理’，事宜敏等，北京航空航天大学出版社1991．【2】‘固体火箭发动机设计，王有元等．国防工业出版社．1984．【3】3‘球窝喷管接触应力及摆动力矩计算)，尤军锋等．2001．N03．321