基于3D打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机制造技术

本发明专利技术涉及液体火箭发动机技术领域，具体涉及一种基于3D打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机，以解决目前同轴双离心喷注器加工制造、焊接工艺要求高，焊缝多，可靠性较差，存在氧化剂腔和燃料腔串腔的风险，以及变工况工作中常常存在燃烧不稳定、效率低的问题。一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，包括3D打印成一体的外底、喷注盘和内底；外底和喷注盘之间形成氧化剂容腔，喷注盘和内底之间形成燃料容腔，氧化剂容腔上开设有氧化剂入口，燃料容腔上开设有燃料入口；本发明专利技术还公开了另外一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，包括分别3D打印成的外底、喷注盘和内底；本发明专利技术还公开了两种液氧煤油火箭发动机。开了两种液氧煤油火箭发动机。开了两种液氧煤油火箭发动机。

【技术实现步骤摘要】
基于3D打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机


[0001]本专利技术涉及液体火箭发动机
，具体涉及一种基于3D打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机。

技术介绍

[0002]喷注器是液体火箭发动机推力室关键组件，用来将推进剂组元进行喷射、雾化、混合，保证发动机稳定高效工作，对发动机的工作性能起决定性作用。同轴双离心喷注器是一种采用同轴双组元离心喷注单元组织燃烧的喷注器，具有雾化效果好、燃烧效率高、能适应变推力工作需求的优点。
[0003]常见的同轴双离心喷注器为三底(外底、中底、内底)两腔(氧化剂腔和燃料腔)结构，在中底和内底之间装配有按不同方式排列的几个、几十个甚至几百个同轴双离心喷注单元，外、中、内三底和若干个同轴双离心喷注单元采用钎焊连接，形成有效隔离的推进剂容腔。但同轴双离心喷注器在使用时，存在以下问题：
[0004]一方面，同轴双离心喷注器加工时采用钎焊工艺，对加工制造和焊接工艺要求高，增大了喷注器加工制造成本；同时由于钎焊缝较多，存在氧化剂腔和燃料腔串腔的风险，可靠性较差。另一方面，同轴双离心喷注器采用低温推进剂组织燃烧，常常存在燃烧不稳定的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术在于解决目前同轴双离心喷注器加工制造和焊接工艺要求高，焊缝多，可靠性较差，存在氧化剂腔和燃料腔串腔的风险，以及变工况工作中常常存在燃烧不稳定、效率低的问题，而提供一种基于3D打印的同轴双离心喷注器及液氧煤油火箭发动机。
[0006]本专利技术所采用的技术方案为：
>[0007]一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，其特殊之处在于：
[0008]包括3D打印成一体的外底、喷注盘和内底；
[0009]所述外底和喷注盘之间形成氧化剂容腔，所述喷注盘和内底之间形成燃料容腔，所述氧化剂容腔上开设有氧化剂入口，所述燃料容腔上开设有燃料入口；
[0010]所述喷注盘包括多个长缩进喷注单元和多个短缩进喷注单元；
[0011]所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元均为同轴双离心喷注单元；
[0012]所述长缩进喷注单元的氧化剂和燃料在缩进长度内混合；
[0013]所述短缩进喷注单元的氧化剂和燃料在喷注器下游混合。
[0014]进一步地，多个所述长缩进喷注单元均设置在喷注盘的中心区域；多个所述短缩进喷注单元均设置在长缩进喷注单元外围。
[0015]进一步地，所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元的内壳体上均设置有氧化剂切向孔，所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元的外壳体上均设置有燃料切向孔。
[0016]本专利技术还提供一种液氧煤油火箭发动机，其特殊之处在于：包括所述基于3D打印
的同轴双离心喷注器，所述氧化剂容腔中填充液氧，所述燃料容腔中填充煤油。
[0017]本专利技术还提供一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，其特殊之处在于：
[0018]包括分别3D打印的外底、喷注盘和内底；
[0019]所述外底和喷注盘之间形成氧化剂容腔，所述喷注盘和内底之间形成燃料容腔，所述氧化剂容腔上开设有氧化剂入口，所述燃料容腔上开设有燃料入口；
[0020]所述喷注盘包括多个长缩进喷注单元和多个短缩进喷注单元；
[0021]所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元均为同轴双离心喷注单元；
[0022]所述长缩进喷注单元的氧化剂和燃料在缩进长度内混合；
[0023]所述短缩进喷注单元的氧化剂和燃料在喷注器下游混合。
[0024]进一步地，多个所述长缩进喷注单元均设置在喷注盘的中心区域；多个所述短缩进喷注单元均设置在长缩进喷注单元外围。
[0025]进一步地，所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元的内壳体上均设置有氧化剂切向孔，所述长缩进喷注单元和短缩进喷注单元的外壳体上均设置有燃料切向孔。
[0026]本专利技术还提供另一种液氧煤油火箭发动机，其特殊之处在于：包括所述基于3D打印的同轴双离心喷注器，所述氧化剂容腔中填充液氧，所述燃料容腔中填充煤油。
[0027]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0028]一、本专利技术采用的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，结构简单可靠，利用长缩进同轴双离心喷注单元燃烧效率高、短缩进同轴双离心喷注单元燃烧稳定性好的特点，通过由不同缩进长度的液氧和煤油双组元离心喷注单元按同心圆排列组成，使液氧和煤油可以在喷注器不同位置雾化混合，为大范围变工况下的液氧和煤油高效稳定燃烧提供保障条件。另外，该喷注器采用3D打印整体加工，简化了喷注器设计，取消了钎焊，避免了氧化剂腔和燃料腔串腔，实现了各推进剂腔道可靠密封和有效隔离，极大提高了喷注器结构可靠性和质量。
[0029]二、本专利技术采用的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，外底、喷注盘和内底分别单独采用3D打印，进而可以有效检查双离心喷注单元上的氧化剂切向孔和燃料切向孔打印状态和质量，有利于指导打印工艺改进方向。
[0030]三、本专利技术采用的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，满足了开式循环液氧煤油火箭发动机高效可靠稳定燃烧的需求，还可广泛适用于其他种类的推进剂。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一种基于3D打印的同轴双离心喷注器的结构图。
[0032]图2为本专利技术一种基于3D打印的同轴双离心喷注器中喷注单元的分布示意图。
[0033]图3为本专利技术一种基于3D打印的同轴双离心喷注器的另一实施例的结构示意图。
[0034]图中：
[0035]1‑
外底，2
‑
喷注盘，21
‑
长缩进喷注单元，22
‑
短缩进喷注单元，23
‑
缩进长度，24
‑
喷注器下游，25
‑
氧化剂切向孔，26
‑
燃料切向孔，3
‑
内底，4
‑
氧化剂容腔，41
‑
氧化剂入口，5
‑
燃料容腔，51
‑
燃料入口，6
‑
第一焊缝，7
‑
第二焊缝。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术的实施例和附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本专利技术的限制。
[0037]如图1和图2所示，本实施例中的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，包括3D打印成一体的外底1、喷注盘2和内底3；
[0038]所述外底1和喷注盘2之间形成氧化剂容腔4，所述喷注盘2和内底3之间形成燃料容腔5，所述氧化剂容腔4上开设有氧化剂入口41，所述燃料容腔5上开设有燃料入口51；
[0039]所述喷注盘2包括多个长缩进喷注单元21和多个短缩进喷注单元22；
[0040]所述长缩进喷注单元21和短缩进喷注单元22均为同轴双离心喷注单元；
[0041]所述长缩进喷注单元21的氧化剂和燃料在缩进长度23内混合；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，其特征在于：包括3D打印成一体的外底(1)、喷注盘(2)和内底(3)；所述外底(1)和喷注盘(2)之间形成氧化剂容腔(4)，所述喷注盘(2)和内底(3)之间形成燃料容腔(5)，所述氧化剂容腔(4)上开设有氧化剂入口(41)，所述燃料容腔(5)上开设有燃料入口(51)；所述喷注盘(2)包括多个长缩进喷注单元(21)和多个短缩进喷注单元(22)；所述长缩进喷注单元(21)和短缩进喷注单元(22)均为同轴双离心喷注单元；所述长缩进喷注单元(21)的氧化剂和燃料在缩进长度(23)内混合；所述短缩进喷注单元(22)的氧化剂和燃料在喷注器下游(24)混合。2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，其特征在于：多个所述长缩进喷注单元(21)均设置在喷注盘(2)的中心区域；多个所述短缩进喷注单元(22)均设置在长缩进喷注单元(21)外围。3.根据权利要求1或2所述的一种基于3D打印的同轴双离心喷注器，其特征在于：所述长缩进喷注单元(21)和短缩进喷注单元(22)的内壳体上均设置有氧化剂切向孔(25)，所述长缩进喷注单元(21)和短缩进喷注单元(22)的外壳体上均设置有燃料切向孔(26)。4.一种液氧煤油火箭发动机，其特征在于：包括权利要求1
‑
3任一所述基于3D打印的同轴双离心喷注器，所述氧化剂容腔(4)中填充液氧，所述燃料容腔(5)中填充煤油。5.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊剑，刘昭宇，李龙飞，肖虹，张留欢，李悦，王焕燃，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：