针栓喷注器及具有其的液体火箭发动机制造技术

本发明专利技术涉及一种针栓喷注器及具有其的液体火箭发动机。针栓喷注器，包括：针栓，所述针栓设有沿所述针栓的轴向延伸的内流通道，且所述针栓的其中一端为用于伸入至燃烧室的头部，所述头部为向所述针栓的内部凹陷的内凹结构，所述头部的最深处设有与所述内流通道连通的安装孔；以及旋流件，设置于所述安装孔内，所述旋流件设有与所述内流通道连通的导流通道，所述导流通道用于使所述内流通道内的推进剂在经过所述导流通道后贴附着所述头部的外壁流动。在上述的针栓喷注器以及液体火箭发动机中，内流通道内的推进剂能够在旋流件的作用下贴附着所述针栓的头部的外壁流动，将针栓头部与高温燃气隔绝开，实现针栓头部的热防护。实现针栓头部的热防护。实现针栓头部的热防护。

【技术实现步骤摘要】
针栓喷注器及具有其的液体火箭发动机


[0001]本专利技术涉及喷注器
，特别是涉及针栓喷注器及具有其的液体火箭发动机。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机通过燃烧将推进剂中的化学能转化为动能，是航天运输必不可少的动力装置。在液体火箭发动机中，液体推进剂通过喷注器进入燃烧室，随后液体氧化剂和燃料破碎成液滴，在高温条件下蒸发为气态进而发生化学反应产生高温燃气，高温燃气经由喷管喷出后产生推力。喷注器决定了推进剂进入燃烧室的速度、分布以及雾化性能，因此对发动机的性能有着重要影响。
[0003]目前，针栓喷注器因其具有低成本、结构可靠等优势在液体火箭发动机中得到了大量应用。由于针栓喷注器伸入到燃烧室内部，因此针栓喷注器一个显著的问题是针栓的头部会因受到高温燃气的侵蚀，极易损坏进而影响发动机正常工作。而现有的防止针栓头部被高温燃气侵蚀的方案中，会导致推进剂的燃烧的性能降低或稳定性变差，可靠性较低。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要供一种可靠性高、效率高的针栓喷注器及具有其的液体火箭发动机。
[0005]一种针栓喷注器，包括：针栓，所述针栓设有沿所述针栓的轴向延伸的内流通道，且所述针栓的其中一端为用于伸入至燃烧室的头部，所述头部为向所述针栓的内部凹陷的内凹结构，所述头部的最深处设有与所述内流通道连通的安装孔；以及旋流件，设置于所述安装孔内，所述旋流件设有与所述内流通道连通的导流通道，所述导流通道用于使所述内流通道内的推进剂在经过所述导流通道后贴附着所述头部的外壁流动。
[0006]在其中一个实施例中，所述头部为向所述针栓的内部凹陷的锥形结构，所述锥形结构的顶角处设有所述安装孔。
[0007]在其中一个实施例中，所述锥形结构的轴线与所述针栓的轴线重合。
[0008]在其中一个实施例中，所述旋流件包括柱形主体，所述导流通道为螺旋设置在所述柱形主体外周侧的螺旋凹槽。
[0009]在其中一个实施例中，所述螺旋凹槽为多个，多个所述螺旋凹槽并列设置在所述柱形主体的外表面，且多个所述螺旋凹槽的出口沿所述导流通道的周向间隔设置，所述内流通道内的推进剂能够在多个所述螺旋凹槽的作用下以所述安装孔为中心贴附着所述头部的外壁向四周扩散。
[0010]在其中一个实施例中，所述旋流件包括柱形主体，所述导流通道为螺旋设置在所述柱形主体外周侧的螺旋凹槽；所述螺旋凹槽为多个，多个所述螺旋凹槽并列设置在所述柱形主体的外表面，且多个所述螺旋凹槽的出口沿所述导流通道的周向间隔设置；
[0011]所述柱形主体与所述针栓的轴线重合，所述螺旋凹槽与所述柱形主体的横截面的
夹角，小于或等于所述锥形结构的母线与所述柱形主体的横截面的夹角。
[0012]在其中一个实施例中，所述旋流件包括柱形主体，所述导流通道包括贯穿所述柱形主体远离所述内流通道的一端的旋流室、以及贯穿所述柱形主体的圆周侧的切向通道，所述切向通道与所述内流通道连通。
[0013]在其中一个实施例中，所述旋流室的横截面为圆形，所述切向通道与所述旋流室的外周相切。
[0014]在其中一个实施例中，所述切向通道为多个，多个所述切向通道沿所述旋流室的周向间隔设置。
[0015]一种液体火箭发动机，包括如上所述的针栓喷注器。
[0016]在上述的针栓喷注器以及液体火箭发动机中，内流通道内的推进剂能够在旋流件的作用下贴附着所述针栓的头部的外壁流动，形成液膜，将针栓头部与高温燃气隔绝开，实现针栓头部的热防护。因此仅用少量推进剂就能实现更好的热防护。同时，冷却用推进剂沿针栓的头部外壁运动，最终能够参与到与另一种推进剂的混合燃烧过程，因此对燃烧性能影响小。进一步地，推进剂沿着针栓头部外壁运动，最终会流向针栓头部外围，对中心流场的影响小，不影响燃烧的稳定性，可靠性高。
附图说明
[0017]图1为传统技术中针栓喷注器及具有其的火箭发动机的结构示意图；
[0018]图2为传统技术中针栓喷注器的针栓的结构示意图；
[0019]图3为本专利技术一实施例中的针栓喷注器的针栓的结构示意图；
[0020]图4为本专利技术一实施例中的旋流件的结构示意图；
[0021]图5为本专利技术另一实施例中的针栓喷注器的针栓的结构示意图；
[0022]图6为本专利技术另一实施例中的旋流件的结构示意图；
[0023]图7为图6所示图形沿B-B截面的剖视结构示意图；
[0024]图8为图6所示图形沿A-A截面的剖视结构示意图。
具体实施方式
[0025]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三
个等，除非另有明确具体的限定。
[0028]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针栓喷注器，其特征在于，所述针栓喷注器包括：针栓，所述针栓设有沿所述针栓的轴向延伸的内流通道，且所述针栓的其中一端为用于伸入至燃烧室的头部，所述头部为向所述针栓的内部凹陷的内凹结构，所述头部的最深处设有与所述内流通道连通的安装孔；以及旋流件，设置于所述安装孔内，所述旋流件设有与所述内流通道连通的导流通道，所述导流通道用于使所述内流通道内的推进剂在经过所述导流通道后贴附着所述头部的外壁流动。2.根据权利要求1所述的针栓喷注器，其特征在于，所述头部为向所述针栓的内部凹陷的锥形结构，所述锥形结构的顶角处设有所述安装孔。3.根据权利要求2所述的针栓喷注器，其特征在于，所述锥形结构的轴线与所述针栓的轴线重合。4.根据权利要求1-3任一项所述的针栓喷注器，其特征在于，所述旋流件包括柱形主体，所述导流通道为螺旋设置在所述柱形主体外周侧的螺旋凹槽。5.根据权利要求4所述的针栓喷注器，其特征在于，所述螺旋凹槽为多个，多个所述螺旋凹槽并列设置在所述柱形主体的外表面，且多个所述螺旋凹槽的出口沿所述导流通道的周向间隔设置，所述内流通道内的推进剂能够在多个所述螺旋凹槽的作用下产生旋流...

【专利技术属性】
技术研发人员：成鹏，曹鹏进，白晓，张彬，梁涛，李清廉，吴继平，张家奇，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：