混合喷注器及小型液体火箭发动机制造技术

技术编号:19237837 阅读:25 留言:0更新日期:2018-10-24 02:18
本发明专利技术涉及液体火箭发动机技术领域,尤其是涉及一种混合喷注器及小型液体火箭发动机。所述混合喷注器包括壳体、盖板和芯体;壳体内设置有氧化剂腔和燃料腔;氧化剂腔为环状,且氧化剂腔环绕燃料腔设置。盖板盖设于壳体上端面上并与壳体相焊接,用于使氧化剂腔密封;芯体设置于燃料腔内,芯体能够使燃料腔内的燃料旋流离心。壳体的下端面为面板,面板上对应燃料腔处和氧化剂腔处开设有燃料喷嘴和氧化剂喷嘴,燃料腔内经芯体旋流离心的燃料通过燃料喷嘴喷出,氧化剂腔内的氧化剂能够通过氧化剂喷嘴喷出。本发明专利技术的混合喷注器通过增加燃料喷嘴芯体结构实现燃料离心式喷注,与直流式氧喷嘴组成混合喷注方式,雾化效果好,燃烧效率较高。

Hybrid injector and small liquid rocket engine

The invention relates to the technical field of liquid rocket engine, in particular to a mixed injector and a small liquid rocket engine. The mixed injector comprises a shell, a cover plate and a core body; an oxidizing chamber and a fuel chamber are arranged in the shell; the oxidizing chamber is annular, and the oxidizing chamber is arranged around the fuel chamber. The cover plate cover is arranged on the upper end face of the shell and welded with the shell for sealing the oxidizing chamber; the core body is arranged in the fuel chamber, and the core body can centrifuge the fuel in the fuel chamber. The lower end face of the shell is a panel, and a fuel nozzle and an oxidizer nozzle are arranged at the corresponding fuel cavity and the oxidizer cavity on the panel. The fuel centrifuged by the swirling flow of the core body in the fuel cavity is ejected through the fuel nozzle, and the oxidizer in the oxidizer cavity can be ejected through the oxidizer nozzle. The hybrid injector of the invention realizes fuel centrifugal injection by adding the core structure of the fuel nozzle, and forms a mixed injection mode with the direct-flow oxygen nozzle, which has good atomization effect and high combustion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
混合喷注器及小型液体火箭发动机
本专利技术涉及液体火箭发动机
,尤其是涉及一种混合喷注器及小型液体火箭发动机。
技术介绍
小型液体火箭发动机在很多航天器控制方面扮演着极其重要的角色,它可以为卫星和宇宙飞船的变轨、交会对接以及姿态控制等提供动力,还可以用于主发动机的启动保证系统以及飞行器软着陆系统等,发展小型液体火箭发动机是目前航天动力控制研究领域的一个重要方向。喷注器是液体火箭发动机极其重要的组成部分,直接关系到推进剂的喷注、雾化以及混合,从而影响发动机的燃烧稳定性以及燃烧效率。由于小型液体火箭发动机推进剂流量较小,头部尺寸小,喷嘴数量也会受到限制,因此要保证推进剂组元混合良好且燃烧完全具有很大困难,这对喷注器的设计提出了极大的挑战性。REA20-4发动机采用了由多根毛细管组成的喷注器,可以保证推进剂喷射速度低且均匀分布;R-1E-3发动机采用了氧化剂与燃料互击的双组元互击式喷嘴;RS-2101C发动机采用了双组元互击直流式喷嘴,喷嘴沿同一圆周排列。然而以上几种方案的喷注器结构均较为复杂,对于小型液体火箭发动机通用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种混合喷注器及小型液体火箭发动机,以解决现有技术中喷注器结构均较为复杂,对于小型液体火箭发动机通用性较差的技术问题。本专利技术提供了一种混合喷注器,包括壳体、盖板和芯体;所述壳体内设置有氧化剂腔和燃料腔,所述氧化剂腔环绕所述燃料腔设置;所述盖板盖设于所述壳体上端面上,用于使所述氧化剂腔密封;所述氧化剂腔用于盛装氧化剂,所述燃料腔用于盛装燃料;所述芯体设置于所述燃料腔内,用于使所述燃料腔内的燃料进行旋流离心喷注。进一步地,所述芯体包括顺次连接的安装部、连接部、导流部和旋流部;所述安装部为圆凸台状结构;所述连接部的外壁上设置有半螺纹,所述连接部的两端为锥形收缩式结构;所述导流部为柱状结构;所述旋流部为锥台状结构,且所述旋流部上设置有旋流槽。进一步地,所述旋流槽的数量为三个,三个所述旋流槽均匀分布于所述旋流部上,且所述旋流槽的型面为曲面。进一步地,所述旋流部的椎顶角为45°-60°。进一步地,所述燃料腔呈柱状;所述燃料腔的一端设置有燃料入口,且所述燃料入口处设置有凸台,所述凸台用于连接燃料接管嘴;所述燃料腔内壁设置有内螺纹,所述内螺纹与所述芯体连接部的半螺纹相适配;所述燃料腔的另一端设置有燃料喷嘴,且所述燃料喷嘴处设置有锥台式收缩口,所述锥台式收缩口与所述芯体的旋流部相匹配。进一步地,所述氧化剂腔呈环状,所述氧化剂腔的侧部开设有氧化剂入口,所述氧化剂腔底部均匀开设有多个氧化剂喷嘴。进一步地,所述壳体内还设置有点火器孔,所述点火器孔用于安装点火器,且所述点火器孔与各个所述氧化剂喷嘴的中心位于同一圆周上。进一步地,所述壳体底部边缘设置有密封凸台,用于与燃烧室密封连接。进一步地,所述壳体上设置有多个螺栓定位孔,用于对所述混合喷注器进行轴向定位。本专利技术还提供了一种小型液体火箭发动机,包括上述任一技术方案所述的混合喷注器。与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:本专利技术提供的混合喷注器包括壳体、盖板和芯体;壳体内设置有氧化剂腔和燃料腔,氧化剂腔用于盛装氧化剂,燃料腔用于盛装燃料;氧化剂腔为环状,且氧化剂腔环绕燃料腔设置。优选地,燃料腔和氧化剂腔采用同轴式布置,燃料腔位于氧化剂腔中心。盖板盖设于壳体上端面上并与壳体相焊接,且盖板的形状为环状,其与氧化剂腔的相适配,用于使氧化剂腔密封;芯体设置于燃料腔内,芯体能够使燃料腔内的燃料进行旋流离心喷注。壳体的下端面为面板,面板上对应燃料腔处开设有燃料喷嘴,燃料腔内经芯体旋流离心的燃料通过燃料喷嘴喷出。面板上对应氧化剂腔处开设有氧化剂喷嘴,氧化剂喷嘴为直流式氧喷嘴,氧化剂腔内的氧化剂能够通过氧化剂喷嘴喷出。本专利技术的混合喷注器通过增加燃料喷嘴芯体结构实现燃料离心式喷注,与直流式氧喷嘴组成混合喷注方式,雾化效果好,燃烧效率较高。本专利技术的混合喷注器结构紧凑,适用性较强,可以作为大部分小型液体火箭发动机的喷注装置,且工作压力范围较宽,在一定范围内调节推进剂流量,均可以稳定可靠工作。本专利技术还提供了一种小型液体火箭发动机,包括所述的混合喷注器。由于所述小型液体火箭发动机包括所述混合喷注器,因而所述小型液体火箭发动机也具有燃料和氧化剂能够实现稳定可靠的喷注,并达到较好的雾化效果,燃烧效率高的有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的混合喷注器的结构示意图;图2为本专利技术实施例提供的混合喷注器的另一结构示意图;图3为本专利技术实施例提供的混合喷注器的俯视结构示意图;图4为本专利技术实施例提供的混合喷注器的剖视结构示意图;图5为本专利技术实施例提供的混合喷注器的芯体装配后的剖视结构示意图;图6为本专利技术实施例提供的芯体的具体结构示意图;图7为本专利技术实施例提供的混合喷注器的底部结构示意图。附图标记:1-壳体,11-点火器孔,12-密封凸台,13-螺栓定位孔,14-面板,2-盖板,3-芯体,31-安装部,32-连接部,33-导流部,34-旋流部,341-旋流槽,4-氧化剂腔,41-氧化剂入口,42-氧化剂喷嘴,43-氧化剂供应系统的接管嘴,5-燃料腔,51-燃料入口,52-燃料喷嘴,53-燃料供应系统的接管嘴。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和显示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围,而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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专利技术和简化描述,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专利技术的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参照图1至图7描述根据本专利技术一些实施例的混合喷注器及小型液体火箭发动机。本专利技术提供了一种混合喷注器,如图1至图5所示,包括壳体1、盖板2和芯体3;壳体1内设置有氧化剂腔4和燃料腔5,氧化剂腔4环绕燃料腔5设置;盖板2盖设于壳体1上端面上,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合喷注器,其特征在于,包括壳体、盖板和芯体;所述壳体内设置有氧化剂腔和燃料腔,所述氧化剂腔环绕所述燃料腔设置;所述盖板盖设于所述壳体上端面上,用于使所述氧化剂腔密封;所述氧化剂腔用于盛装氧化剂,所述燃料腔用于盛装燃料;所述芯体设置于所述燃料腔内,用于使所述燃料腔内的燃料进行旋流离心喷注。

【技术特征摘要】
1.一种混合喷注器,其特征在于,包括壳体、盖板和芯体;所述壳体内设置有氧化剂腔和燃料腔,所述氧化剂腔环绕所述燃料腔设置;所述盖板盖设于所述壳体上端面上,用于使所述氧化剂腔密封;所述氧化剂腔用于盛装氧化剂,所述燃料腔用于盛装燃料;所述芯体设置于所述燃料腔内,用于使所述燃料腔内的燃料进行旋流离心喷注。2.根据权利要求1所述的混合喷注器,其特征在于,所述芯体包括顺次连接的安装部、连接部、导流部和旋流部;所述安装部为圆凸台状结构;所述连接部的外壁上设置有半螺纹,所述连接部的两端为锥形收缩式结构;所述导流部为柱状结构;所述旋流部为锥台状结构,且所述旋流部上设置有旋流槽。3.根据权利要求2所述的混合喷注器,其特征在于,所述旋流槽的数量为三个,三个所述旋流槽均匀分布于所述旋流部上,且所述旋流槽的型面为曲面。4.根据权利要求2所述的混合喷注器,其特征在于,所述旋流部的椎顶角为45°-60°。5.根据权利要求2所述的喷注器,其特征在于,所述燃料腔呈柱状;所述燃料腔的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨庆春屈原朱韶华徐旭
申请(专利权)人:北京航空航天大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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