一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机及其增材制造方法技术

本发明专利技术涉及航天航空设备技术领域，尤其涉及一种增材设计制造的连续旋转爆震火箭发动机。包括火箭发动机内圆柱2以及与所述火箭发动机内圆柱2连接的燃料喷注单元4、氧化剂环形腔5和氧化剂集气腔10，所述内圆柱2、燃料喷注单元4、氧化剂环形腔5和氧化剂集气腔10均通过增材制造技术一体化制造成整体件；所述火箭发动机外壳1与所述整体件之间的空间为燃烧室7，火箭发动机外壳1与所述整体件之间通过定位销9进行连接。本发明专利技术还涉及一种增材制造方法，用于制造连续旋转爆震火箭发动机。本发明专利技术通过增材制造技术一体化制造，减少了各部件间的支撑和连接结构，便于加工，有利于减重和降低加工及维护的成本和难度。

A continuously rotating detonation rocket engine and its additive manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机及其增材制造方法
本专利技术涉及航天航空设备
，尤其涉及一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机及其增材制造方法。
技术介绍
近些年来,连续旋转爆震火箭发动机的概念越来越多的浮现在人们面前。由于连续旋转爆震火箭发动机能充分发挥爆震燃烧带来的性能优势。就传统的火箭发动机而言，需要增压泵来向火箭发动机内供给燃料和氧化剂，这无非使得整个火箭发动机系统变得非常复杂。然而，连续旋转爆震火箭发动机利用爆震的自增压优势，则减少了火箭发动机对增压泵的依赖性，使得整个火箭发动机系统结构得到简化。但是，连续旋转爆震火箭发动机本身的模块化部件和部件间连接结构较为复杂。现有技术的连续旋转爆震火箭发动机中的各部件的设计及制造流程复杂。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于提供一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机及其增材制造方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术的一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机，包括火箭发动机内圆柱2，以及与所述火箭发动机内圆柱2连接的燃料喷注单元4、氧化剂环形腔5和氧化剂集气腔10，所述内圆柱2、燃料喷注单元4、氧化剂环形腔5和氧化剂集气腔10均通过增材制造技术一体化制造成整体件；所述火箭发动机外壳1与所述整体件之间的空间为燃烧室7，火箭发动机外壳1与所述整体件之间通过定位销9进行连接,所述定位销9用于对所述火箭发动机内圆柱2与火箭发动机外壳1进行固定；所述燃料喷注单元4包括燃料集液腔6和燃料喷注孔11，所述燃烧喷注单元4和氧化剂环形腔5同样通过增材制造技术一体化制造；所述火箭发动机内圆柱2沿径向延伸出圆锥体3，所述圆锥体3与火箭发动机外壳1组成塞式喷管8；所述氧化剂集气腔10的一端与火箭发动机外壳1连接，另一端与所述燃料集液腔6连接。本专利技术的一种增材制造方法，用于制造连续旋转爆震火箭发动机,其特征在于,包括以下步骤：(1)根据连续旋转爆震火箭发动机性能指标要求，确定连续旋转爆震火箭发动机的整体结构，完成结构设计；(2)根据连续旋转爆震火箭发动机减重、强度、冷却和增材制造工艺，基于整体增材制造技术，通过高能束流作为热源，通过熔化丝材实现金属构件逐层堆积成形，完成火箭发动机内圆柱2、圆锥体3、燃料喷注孔11、氧化剂环形腔5、氧化剂集气腔10、燃料集液腔6和定位销9的一体化设计；(3)对上述步骤完成的设计模型进行数值模拟，校核功能和结构强度，当其中任意一项技术指标不满足要求时返回上一步骤进行优化设计，直至所有的模拟分析结果全部合格，则进入下一步骤；(4)对所有符合产品设计要求的部件进行增材制造，并进行后续的热处理、线切割、机加工流程直至满足部件的装配要求。本专利技术的增材制造的连续旋转爆震火箭发动机及增材制造方法具有以下有益效果：本专利技术的火箭发动机内圆柱、燃料喷注单元和氧化剂环形腔都通过增材制造技术一体化制造，减少了各部件间的支撑和连接结构，便于加工，有利于减重和降低加工及维护的成本和难度。附图说明图1示出了本专利技术的一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机的剖视图。图中附图标记为：1火箭发动机外壳，2火箭发动机内圆柱，3圆锥体，4燃料喷注单元，5氧化剂环形腔，6燃料集液腔，7燃烧室，8塞式喷管，9定位销，10氧化剂集气腔，11燃料喷注孔。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。下面通过参考附图描述的实施例以及方位性的词语均是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。本专利技术的一项宽泛实施例中，一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机，包括火箭发动机内圆柱2，以及与所述火箭发动机内圆柱2连接的燃料喷注单元4、氧化剂环形腔5和氧化剂集气腔10，所述内圆柱2、圆锥体3、燃料喷注孔11、氧化剂环形腔5、燃料集液腔6、定位销9和和氧化剂集气腔10通过增材制造技术一体化制造成整体件。所述火箭发动机外壳1与所述整体件之间的空间为燃烧室7。火箭发动机外壳1与所述整体件之间通过定位销9进行连接,所述定位销9用于对所述火箭发动机内圆柱2与火箭发动机外壳1进行固定。所述燃料喷注单元4包括燃料集液腔6和燃料喷注孔11，所述燃烧喷注单元4氧化剂环形腔5同样通过增材制造技术一体化制造。所述火箭发动机内圆柱2沿径向延伸出圆锥体3，所述圆锥体3与火箭发动机外壳1组成塞式喷管8。所述氧化剂集气腔10的一端与火箭发动机外壳1连接，另一端与所述燃料集液腔6连接。本专利技术的增材制造方法包括以下步骤：1.根据连续旋转爆震火箭发动机性能指标要求，确定连续旋转爆震火箭发动机的整体结构，完成结构设计；2.根据连续旋转爆震火箭发动机减重、强度、冷却和增材制造工艺，基于整体增材制造技术，通过高能束流(激光束/电子束/电弧等)作为热源，通过熔化丝材实现金属构件逐层堆积成形，完成火箭发动机内圆柱2、圆锥体3、燃料喷注孔11、氧化剂环形腔5、氧化剂集气腔10、燃料集液腔6和定位销9的一体化设计；3.对上述步骤完成的设计模型进行数值模拟，校核功能和结构强度，当其中任意一项技术指标不满足要求时返回上一步骤进行优化设计，直至所有的模拟分析结果全部合格，则进入下一步骤。4.对所有符合产品设计要求的部件：火箭发动机内圆柱2、圆锥体3、燃料喷注孔11、氧化剂环形腔5、氧化剂集气腔10、燃料集液腔6和定位销9进行增材制造，并进行后续的热处理、线切割、机加工流程直至满足部件的装配要求。最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本专利技术各实施例技术方案的精神和范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机，其特征在于，包括火箭发动机内圆柱(2)，以及与所述火箭发动机内圆柱(2)连接的燃料喷注单元(4)、氧化剂环形腔(5)和氧化剂集气腔(10)，所述内圆柱(2)、燃料喷注单元(4)、氧化剂环形腔(5)和氧化剂集气腔(10)均通过增材制造技术一体化制造成整体件；/n所述火箭发动机外壳(1)与所述整体件之间的空间为燃烧室(7)，火箭发动机外壳(1)与所述整体件之间通过定位销(9)进行连接,所述定位销9用于对所述火箭发动机内圆柱(2)与火箭发动机外壳(1)进行固定；/n所述燃料喷注单元(4)包括燃料集液腔(6)和燃料喷注孔(11)，所述燃烧喷注单元(4)和氧化剂环形腔(5)同样通过增材制造技术一体化制造；/n所述火箭发动机内圆柱(2)沿径向延伸出圆锥体(3)，所述圆锥体(3)与火箭发动机外壳(1)组成塞式喷管(8)；/n所述氧化剂集气腔(10)的一端与火箭发动机外壳(1)连接，另一端与所述燃料集液腔(6)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种增材制造的连续旋转爆震火箭发动机，其特征在于，包括火箭发动机内圆柱(2)，以及与所述火箭发动机内圆柱(2)连接的燃料喷注单元(4)、氧化剂环形腔(5)和氧化剂集气腔(10)，所述内圆柱(2)、燃料喷注单元(4)、氧化剂环形腔(5)和氧化剂集气腔(10)均通过增材制造技术一体化制造成整体件；
所述火箭发动机外壳(1)与所述整体件之间的空间为燃烧室(7)，火箭发动机外壳(1)与所述整体件之间通过定位销(9)进行连接,所述定位销9用于对所述火箭发动机内圆柱(2)与火箭发动机外壳(1)进行固定；
所述燃料喷注单元(4)包括燃料集液腔(6)和燃料喷注孔(11)，所述燃烧喷注单元(4)和氧化剂环形腔(5)同样通过增材制造技术一体化制造；
所述火箭发动机内圆柱(2)沿径向延伸出圆锥体(3)，所述圆锥体(3)与火箭发动机外壳(1)组成塞式喷管(8)；
所述氧化剂集气腔(10)的一端与火箭发动机外壳(1)连接，另一端与所述燃料集液腔(6)连接。


2.一种增材制造方法，用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兵，谢峤峰，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11