本发明专利技术公开了一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，包括：喷注器本体，其为回转体结构，且沿中轴线处贯通开设有一上下敞口的中心腔，在回转体内有两个独立的同轴回转体腔室，上部的腔室为燃料腔，下部腔室为氧气腔，氧气腔与外部气源管路连通；在中心腔内轴向设置有点火器。喷注器底座，一体连接在氧气腔的下部，在喷注器底座上、且绕其一周间隔开设有多个由中心向外延伸的燃料预热通道；在各燃料预热通道和燃料腔间均连通有一竖直向的输油管，用于将燃料输送至燃料腔。该一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，对凝胶燃料采用先预热后撞击，再剪切的雾化模式，有效改善凝胶燃料的雾化性能。
【技术实现步骤摘要】
一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器
本专利技术属于液体发动机
，尤其是涉及一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器。
技术介绍
凝胶推进剂是一种新型火箭推进剂，它不易泄露、能长期贮存、在贮箱中不晃动、对冲击和碰撞等不敏感，兼有液体推进剂高比冲、推力可调、多次启动和固体推进剂易贮存运输、使用维护比较方便的优势，在未来新型导弹武器系统中具有广阔的应用前景，成为世界各国大力研究的新型火箭推进剂。凝胶推进剂是一种典型的非牛顿流体，它的特殊存在状态使凝胶推进剂的性能更加优良，同时也导致其雾化比传统液体推进剂更加困难，所以雾化问题一直是凝胶推进技术的重点问题之一。目前，国内外采用了多种形式的喷注器对凝胶推进剂雾化特性进行了比较深入的探讨，现有的工作主要是在开环环境下采用常规喷注器即双股撞击式喷注器研究喷嘴的几何结构与射流工作参数等对雾化特性的影响，或采用含有特殊几何结构的喷注器，如三股撞击式、同轴涡旋式、脉动式，研究凝胶射流受剪切后的雾化破碎现象。但现有的凝胶燃料喷注器不能很好地解决含金属微粒凝胶燃料粘性大难以雾化的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，对凝胶燃料采用先预热后撞击，再剪切的雾化模式，有效改善凝胶燃料的雾化性能。本专利技术采用以下技术方案：一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，包括：喷注器本体，其为回转体结构，且沿中轴线处贯通开设有一上下敞口的中心腔，在回转体内有两个独立的同轴回转体腔室，上部的腔室为燃料腔，下部腔室为氧气腔，氧气腔与外部气源管路连通；在中心腔内轴向设置有点火器。喷注器底座，一体连接在氧气腔的下部，在喷注器底座上、且绕其一周间隔开设有多个由中心向外延伸的燃料预热通道；在各燃料预热通道和燃料腔间均连通有一竖直向的输油管，用于将燃料输送至燃料腔。在喷注器底座上、且位于两两间隔的燃料预热通道间贯通开设有凝胶燃料喷孔，各凝胶燃料喷孔和燃料腔间均连通有一竖直向的连通管，且连通管贯通于氧气腔；在各凝胶燃料喷孔和连通管内均轴向贯通设置有一凝胶燃料喷嘴，用于将燃料腔中的燃料喷出。各凝胶燃料喷嘴与对应的凝胶燃料喷孔及连通管间形成环形缝隙，环形缝隙与氧气腔相连通，以使氧气由环形缝隙流出，与燃料混合。还包括法兰，套设在喷注器底座外，且下壁面与喷注器底座的下壁面平齐；在法兰上环绕中轴开设有一环形的燃料环槽，燃料环槽与各燃料预热通道相连通。进一步地，各凝胶燃料喷嘴均包括一轴向管，在轴向管的下端连接有一撞击式喷嘴，为两个出口，两个出口由上到下均向轴向倾斜，形成V字形排布。进一步地，在燃料环槽的外侧纵向向外贯通开设有一燃料入口通道。进一步地，该燃料预热通道的个数为6个。本专利技术还公开了上述的一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器的喷注方法，该喷注方法如下：凝胶燃料由燃料入口通道输入，进入燃料环槽，然后分别流入各燃料预热通道，预热后的凝胶燃料由各输油管输送至燃料腔，然后导入各凝胶燃料喷嘴的轴向管中，由两个撞击式喷嘴喷出；同时，氧气输送至氧气腔，并输送至环形缝隙流出，与喷出的凝胶燃料混合。本专利技术的有益效果是：1.通过设置燃料预热通道与自击喷嘴使凝胶燃料先预热后撞击再剪切，得到更好的雾化效果，解决了含金属微粒凝胶燃料难以雾化的问题。2.通过燃料预热通道使得燃料在喷入燃烧室后会更快地燃烧，从而达到高效燃烧。3.燃料在预热管道中加热，氧化剂剪切形成旋流气体，与燃料喷雾扇进行接触，这样的设计理论能够保证更高的雾化性能。附图说明图1为本专利技术的一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器的剖面图；图2为本专利技术的一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器的剖面图；图3为本专利技术中的喷注器底座的结构示意图；图4本专利技术中的凝胶燃料喷嘴的剖面结构示意图；图5为本专利技术中法兰的剖面结构示意图；图6为仿真结果氧气质量分数沿轴向的变化图。其中：1.喷注器底座；102.燃料预热通道；103.燃料输送通道；2.凝胶燃料喷嘴；3.法兰；301.螺钉孔；302.燃料环槽；303.燃料入口通道；4.氧气腔；5.输油管；6.燃料腔；7.点火器；8.测压孔。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术中的喷注器适用于铝含量不同的煤油/Al体系凝胶推进剂，如含铝量5％纳米铝煤油凝胶燃料，含铝量10％纳米铝凝胶燃料等，同时也适应于传统的液体燃料，如JP-10煤油，酒精等。本专利技术一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，如图1和2所示，包括：喷注器本体，其为回转体结构，且沿中轴线处贯通开设有一上下敞口的中心腔，在回转体内有两个独立的同轴回转体腔室，上部的腔室为燃料腔6，下部腔室为氧气腔4，氧气腔4与外部气源管路连通；在中心腔内轴向设置有点火器7；点火器座的底部与喷注器底座1的底板平齐，两者焊接固定；氧气腔4上设有氧气入口，与外部氧气管路连接。为了测定腔内的压强，在氧气腔4上轴向开设有一孔，孔内用于插入测压管。如图3所示，喷注器底座1，一体连接在氧气腔4的下部，在喷注器底座1上、且绕其一周间隔开设有多个由中心向外延伸的燃料预热通道102；在各燃料预热通道102和燃料腔6间均连通有一竖直向的输油管5，用于将燃料输送至燃料腔6；且燃料预热通道102和输油管5轴线相互垂直，构成直角的燃料输送通道，在直角拐角处，燃料受到撞击力，预热通道103和已进入输油管5中的燃料会预混，并分开流动，进一步实现了热量的传递。实际使用中，预热通道103为6个，均布于喷注器底座1，能够很好地吸收热量。在喷注器底座1上、且位于两两间隔的燃料预热通道102间开设有轴向的凝胶燃料喷孔，各凝胶燃料喷孔和燃料腔6间均连通有一竖直向的连通管，连通管贯通于氧气腔4。在各凝胶燃料喷孔和连通管内均轴向贯通设置有一凝胶燃料喷嘴2，用于将燃料腔6中的燃料喷出。各所述凝胶燃料喷嘴2与对应的凝胶燃料喷孔及连通管间形成环形缝隙，环形缝隙与所述氧气腔4相连通，以使氧气由环形缝隙流出，与燃料混合。如图4所示，各凝胶燃料喷嘴2均包括一连通上部燃料腔6的轴向管，在轴向管的下端连接有一撞击式喷嘴，为两个出口，两个出口由上到下均向轴向倾斜，形成V字形排布。两个出口的夹角为30°，预热变稀后的凝胶燃料通过自击喷嘴201，202喷出，实现撞击液膜；在凝胶燃料输入雾化进入燃烧室同时，氧气由环缝流出，由于压差的作用，氧气有较高的速度，对自击喷出的凝胶燃料形成剪切、撞击，使得燃料和氧化剂的雾化掺混效果更佳。燃烧效率高。两个出口的底部与喷注器底座1的底板平齐，保证燃料一喷出即进入燃烧室，减少热量损失。燃料自击的两个出口201、202，自击出口夹角30°，在设计情况下，自击交点距离喷注器底座1的底板3.6mm。在喷注器本体和喷注器底座1上轴向贯通开设有一测压孔8，测压孔8内用于轴向设置测压管，用于检测实验发动机工作时，燃烧室头部的压强数值及工作变化。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，其特征在于，包括：/n喷注器本体，其为回转体结构，且沿中轴线处贯通开设有一上下敞口的中心腔，在回转体内有两个独立的同轴回转体腔室，上部的腔室为燃料腔(6)，下部腔室为氧气腔(4)，所述氧气腔(4)与外部气源管路连通；在所述中心腔内轴向设置有点火器(7)；/n喷注器底座(1)，一体连接在所述氧气腔(4)的下部，在所述喷注器底座(1)上、且绕其一周间隔开设有多个由中心向外延伸的燃料预热通道(102)；在各所述燃料预热通道(102)和燃料腔(6)间均连通有一竖直向的输油管(5)，用于将燃料输送至所述燃料腔(6)；/n在所述喷注器底座(1)上、且位于两两间隔的燃料预热通道(102)间贯通开设有凝胶燃料喷孔，各所述凝胶燃料喷孔和燃料腔(6)间均连通有一竖直向的连通管，且所述连通管贯通于所述氧气腔(4)；在各所述凝胶燃料喷孔和连通管内均轴向贯通设置有一凝胶燃料喷嘴(2)，用于将所述燃料腔(6)中的燃料喷出；/n各所述凝胶燃料喷嘴(2)与对应的凝胶燃料喷孔及连通管间形成环形缝隙，所述环形缝隙与所述氧气腔(4)相连通，以使氧气由环形缝隙流出，与燃料混合；/n法兰(3)，套设在所述喷注器底座(1)外，且下壁面与所述喷注器底座(1)的下壁面平齐；在所述法兰(3)上环绕中轴开设有一环形的燃料环槽(302)，所述燃料环槽(302)与各所述燃料预热通道(102)相连通。/n...
【技术特征摘要】
1.一种适用于凝胶燃料的火箭发动机预热自击喷注器，其特征在于，包括：
喷注器本体，其为回转体结构，且沿中轴线处贯通开设有一上下敞口的中心腔，在回转体内有两个独立的同轴回转体腔室，上部的腔室为燃料腔(6)，下部腔室为氧气腔(4)，所述氧气腔(4)与外部气源管路连通；在所述中心腔内轴向设置有点火器(7)；
喷注器底座(1)，一体连接在所述氧气腔(4)的下部，在所述喷注器底座(1)上、且绕其一周间隔开设有多个由中心向外延伸的燃料预热通道(102)；在各所述燃料预热通道(102)和燃料腔(6)间均连通有一竖直向的输油管(5)，用于将燃料输送至所述燃料腔(6)；
在所述喷注器底座(1)上、且位于两两间隔的燃料预热通道(102)间贯通开设有凝胶燃料喷孔，各所述凝胶燃料喷孔和燃料腔(6)间均连通有一竖直向的连通管，且所述连通管贯通于所述氧气腔(4)；在各所述凝胶燃料喷孔和连通管内均轴向贯通设置有一凝胶燃料喷嘴(2)，用于将所述燃料腔(6)中的燃料喷出；
各所述凝胶燃料喷嘴(2)与对应的凝胶燃料喷孔及连通管间形成环形缝隙，所述环形缝隙与所述氧气腔(4)相连通，以使氧气由环形缝隙流出，与燃料混合；
法兰(3)，套设在所述喷注器底座(1)外，且下壁面与所述喷注器底座(1)的下壁面平齐；在所述法兰(3)上环绕中轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：秦飞，李梦磊，冉锐，朱韶华，张斌，焦杰，杨中旭，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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