本发明专利技术提供了一种适用于空间装置的低温发动机，包括喷注器本体、推力室、火花塞，所述喷注器本体中设置有容纳空间，所述火花塞安装在喷注器本体的一侧且火花塞上所具有的电极延伸到容纳空间中；所述推力室安装在喷注器本体的另一侧且与容纳空间连通；所述喷注器本体上设置有助燃剂流道以及可燃剂流道，所述助燃剂流道、可燃剂流道都与容纳空间连接，本发明专利技术可燃剂流道上采用倾斜核心喷嘴和涡流喷嘴相结合的结构设计，通过分级燃烧独立控制点火核心区混合比和发动机总混合比，确保发动机点火工作的可靠性和热结构安全性，结合电火花点火次数不受限制的优势，能够满足空间应用的姿态控制发动机几万次脉冲点火工作以及长寿命使用等特殊要求。
【技术实现步骤摘要】
适用于空间装置的低温发动机
本专利技术涉及火箭发动机
，具体地，涉及一种适用于空间装置的低温发动机。
技术介绍
高性能、无毒的低温化学推进技术已经成为液体火箭发动机的主流发展方向，基于液氧/甲烷、液氧/液氢等低温推进剂组合的火箭发动机及其推进系统，因具有较高的综合性能(比冲性能、可重复使用性能、操作维护性和空间长期贮存等)，在运载火箭、空间飞行器、星表基地建设等领域存在广泛的应用前景。然而，不同于采用四氧化二氮/肼类燃料组合的常规发动机，液氧/甲烷等低温双组元非自燃推进剂组合的发动机需要专门的点火结构才能实现发动机的工作，因此点火技术成为液氧/甲烷发动机可靠工作的核心关键技术之一。尤其是空间应用的小推力低温姿态控制发动机，几万次脉冲点火工作以及长寿命使用等特殊需求对发动机的点火可靠性和热结构安全性等提出了更高的要求。专利文献CN108321678B公开了一种预燃室点火结构、系统及其工作方法，包括伸入预燃室内部的中心电极，在其端部配置接地电极，所述中心电极及接地电极之间形成位于预燃室内部的火花塞间隙，但该设计中电极容易被烧蚀，降低了设备的可靠性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于空间装置的低温发动机。根据本专利技术提供的一种适用于空间装置的低温发动机，包括喷注器本体、推力室、火花塞；所述喷注器本体中设置有容纳空间，所述火花塞安装在喷注器本体的一侧且火花塞上所具有的电极延伸到容纳空间中；所述推力室安装在喷注器本体的另一侧且与容纳空间连通；所述喷注器本体上设置有助燃剂流道以及可燃剂流道，所述助燃剂流道、可燃剂流道都与容纳空间连接。优选地，还包括第一阀门以及第二阀门；所述第一阀门安装在助燃剂流道上，所述第二阀门安装在可燃剂流道上。优选地，所述助燃剂流道通过自击式一次喷嘴与容纳空间连接。优选地，所述自击式一次喷嘴包括多个第一喷孔，每两个第一喷孔组成一个自击对，所述自击对的数量为2～8个，所述第一喷孔的长径比为2～4，在自击对中的自击对撞击角为60～90°。优选地，所述喷注器本体的内壁上设置有内凸阴极，所述内凸阴极将所述容纳空间分割为雾化汽化室以及燃烧室，所述电极沿延伸方向的一端间隙安装在内凸阴极中，其中所述间隙形成环形二次喷嘴，所述环形二次喷嘴连通雾化汽化室和燃烧室。优选地，所述可燃剂流道上延伸出第一子流道以及第二子流道，所述第一子流道通过倾斜核心喷嘴与容纳空间连接，所述第二子流道通过涡流喷嘴与容纳空间连接。优选地，所述自击式一次喷嘴朝向容纳空间的方向上设置有汽化隔板，所述汽化隔板连接所述喷注器本体。优选地，所述倾斜核心喷嘴连接燃烧室，其中所述倾斜核心喷嘴的朝向与环形二次喷嘴的朝向呈夹角布置，所述夹角为0～90°。优选地，所述倾斜核心喷嘴包括多个第二喷孔，第二喷孔的长径比为2～4，每相邻的两个第二喷孔的撞击角为60～90°，所述电极延伸端的端面与撞击点沿电极的轴线方向的高度为3～5mm。优选地，所述涡流喷嘴包括多个第三喷孔，多个所述第三喷孔沿燃烧室沿周向的均匀布置且所述第三喷孔朝向燃烧室周向的切线方向，所述第三喷孔长径比为2～4。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术采用倾斜核心喷嘴和涡流喷嘴相结合的结构设计，通过分级燃烧独立控制点火核心区混合比和发动机总混合比，确保发动机点火工作的可靠性和热结构安全性，结合电火花点火次数不受限制的优势，能够满足空间应用的姿态控制发动机几万次脉冲点火工作以及长寿命使用等特殊要求。2、本专利技术采用所述的自击式一次喷嘴和雾化汽化室的结构设计，保障液氧经一次喷嘴雾化后能充分蒸发汽化完全变成气氧，然后通过所述的环形二次喷嘴进入点火核心区，点火过程中易被击穿电离进而提高发动机点火可靠性，稳态工作过程中能形成均匀氧气膜使得下游燃烧更加稳定。3、本专利技术采用环形二次喷嘴和倾斜核心甲烷喷嘴的结构设计，点火过程中能够持续产生多条纯氧等离子体流进一步提高了发动机点火可靠性，稳态工作过程中能够有效消除电极的烧蚀隐患，有利于延长发动机的寿命。4、本专利技术采用所述的涡流喷嘴24结构设计在的推力室内壁形成贴壁的均匀膜冷却，可以保障发动机的热结构安全。5、本专利技术适用于小推力的液氧与甲烷姿态控制发动机，同样也适用于液氧/液氢或者液氧/煤油等低温双组元非自燃推进剂组合的小推力火箭发动机，应用范围广泛，提高了设备的实用性。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例的结构示意图。图2为本专利技术实施例的工作原理图。图3为本专利技术实施例的自击式一次喷嘴结构示意图。图4为本专利技术实施例的环形二次喷嘴结构示意图。图5为本专利技术实施例的涡流喷嘴结构示意图。图中示出：喷注器本体1可燃剂流道12自击式一次喷嘴21推力室2汽化隔板13环形二次喷嘴22火花塞3内凸阴极14倾斜核心喷嘴23第一阀门4电极15涡流喷嘴24第二阀门5雾化汽化室16燃烧室25助燃剂流道11具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种适用于空间装置的低温发动机，如图1～图5所示，包括喷注器本体1、推力室2、火花塞3，所述喷注器本体1中设置有容纳空间，所述火花塞3安装在喷注器本体1的一侧且火花塞3上所具有的电极15延伸到容纳空间中，所述推力室2安装在喷注器本体1的另一侧且与容纳空间连通，其中，火花塞3优选通过螺纹安装在喷注器本体1上，所述推力室2可以通过焊接、螺接或者法兰形式安装在喷注器本体1上，所述喷注器本体1上设置有助燃剂流道11以及可燃剂流道12，所述助燃剂流道11、可燃剂流道12都与容纳空间连接，其中，本专利技术中的助燃剂采用液氧，可燃剂可以采用甲烷、液氢、煤油等。需要说明的是，本专利技术中的“低温发动机”是指雾化汽化室16为适用于低温推进剂的发动机，液氧/液甲烷的液态温区为90K～110K。具体地，如图1所示，本专利技术还包括第一阀门4以及第二阀门5，所述第一阀门4安装在助燃剂流道11上，所述第二阀门5安装在可燃剂流道12上，其中，第一阀门4、第二阀门5优选采用嵌入的方式安装在喷注器本体1上，其中助燃剂流道11、可燃剂流道12上都设置有积液腔。具体地，如图1所示，所述助燃剂流道11通过自击式一次喷嘴21与容纳空间连接，其中，所述自击式一次喷嘴21包括多个第一喷孔，每两个第一喷孔组成一个自击对，所述自击对的数量为2～8个，所述第一喷孔的长径比为2～4，在自击对中的自击对撞击角为60～90°，撞击角即为自击对中两个第一喷孔喷射方向的夹角本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，包括喷注器本体(1)、推力室(2)、火花塞(3)；/n所述喷注器本体(1)中设置有容纳空间，所述火花塞(3)安装在喷注器本体(1)的一侧且火花塞(3)上所具有的电极(15)延伸到容纳空间中；/n所述推力室(2)安装在喷注器本体(1)的另一侧且与容纳空间连通；/n所述喷注器本体(1)上设置有助燃剂流道(11)以及可燃剂流道(12)，所述助燃剂流道(11)、可燃剂流道(12)都与容纳空间连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，包括喷注器本体(1)、推力室(2)、火花塞(3)；
所述喷注器本体(1)中设置有容纳空间，所述火花塞(3)安装在喷注器本体(1)的一侧且火花塞(3)上所具有的电极(15)延伸到容纳空间中；
所述推力室(2)安装在喷注器本体(1)的另一侧且与容纳空间连通；
所述喷注器本体(1)上设置有助燃剂流道(11)以及可燃剂流道(12)，所述助燃剂流道(11)、可燃剂流道(12)都与容纳空间连接。
2.根据权利要求1所述的适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，还包括第一阀门(4)以及第二阀门(5)；
所述第一阀门(4)安装在助燃剂流道(11)上，所述第二阀门(5)安装在可燃剂流道(12)上。
3.根据权利要求1所述的适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，所述助燃剂流道(11)通过自击式一次喷嘴(21)与容纳空间连接。
4.根据权利要求3所述的适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，所述自击式一次喷嘴(21)包括多个第一喷孔，每两个第一喷孔组成一个自击对，所述自击对的数量为2～8个，所述第一喷孔的长径比为2～4，在自击对中的自击对撞击角为60～90°。
5.根据权利要求1所述的适用于空间装置的低温发动机，其特征在于，所述喷注器本体(1)的内壁上设置有内凸阴极(14)，所述内凸阴极(14)将所述容纳空间分割为雾化汽化室(16)以及燃烧室(25)，所述电极(15)沿延伸方向的一端...
【专利技术属性】
技术研发人员：程诚，周海清，田桂，熊靖宇，曾夜明，周国峰，许宏博，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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