一种过氧化氢推力室和发动机制造技术

本申请公开一种过氧化氢推力室和发动机，涉及航天发动机技术领域，过氧化氢推力室包括沿预设方向顺次密封连接的分解器、分配均流器、气液喷注器和燃烧器，分配均流器具有中心区域和环绕在中心区域外的环形区域，在中心区域间隔分布有多个第一通气孔，在环形区域环形间隔分布有多个第二通气孔；气液喷注器具有燃料通道、燃烧通道和节流通道，节流通道围绕在燃烧通道四周，燃料通道与燃烧通道连通；燃烧器包括套叠在一起的内衬和外壳，内衬的内部为燃烧内腔，内衬和外壳之间具有多个在周向上间隔分布的螺旋通道；多个第一通气孔、燃烧通道和燃烧内腔顺次连通，环形区域与气液喷注器之间形成有环形腔，环形腔、节流通道和多个螺旋通道顺次连通。通道顺次连通。通道顺次连通。

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化氢推力室和发动机


[0001]本公开涉及航天发动机
，尤其涉及一种过氧化氢推力室和发动机。

技术介绍

[0002]在航天发动机领域中，对发动机的推力室进行冷却关系到发动机的使用安全性。
[0003]对于小推力、中低室压、快响应的过氧化氢推力室，由于其推力小、系统压力低，用于冷却的流量小，因此，实现良好冷却推力室的技术难度更大。
[0004]传统的过氧化氢推力室采用液膜冷却，但是由于中小推力的过氧化氢推力室的混合比较高，燃料流量小，采用燃料液膜冷却会使得比冲性能大大降低，且冷却孔加工难(即难以获得小内径的冷却孔)、均匀性控制差；而且采用过氧化氢液膜冷却的方法还存在可重复使用性差、热分解爆炸风险、安全性不足的缺点。因此不适用于中小推力的过氧化氢推力室。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种过氧化氢推力室，该过氧化氢推力室具有冷却效果好，密度比冲高的优点。
[0006]第一方面，本申请提供一种过氧化氢推力室，包括沿预设方向顺次密封连接的分解器、分配均流器、气液喷注器和燃烧器，分配均流器具有中心区域和环绕在中心区域外的环形区域，在中心区域间隔分布有多个第一通气孔，在环形区域环形间隔分布有多个第二通气孔；
[0007]气液喷注器具有燃料通道、燃烧通道和节流通道，节流通道围绕在燃烧通道四周，燃料通道与燃烧通道连通，外壳具有收敛区和咽喉区，燃烧内腔、收敛区和咽喉区沿预设方向顺次分布；
[0008]燃烧器包括套叠在一起的内衬和外壳，内衬的内部为燃烧内腔，内衬和外壳之间具有多个在周向上间隔分布的螺旋通道；
[0009]多个第一通气孔、燃烧通道和燃烧内腔顺次连通，
[0010]环形区域与气液喷注器之间形成有环形腔，环形腔与节流通道连通，节流通道和多个螺旋通道连通。
[0011]采用上述技术方案的情况下，过氧化氢进入分解器后，分解为高温的氧气和水蒸气，然后一部分经过分配均流器上的第二通气孔、气液喷注器的节流通道进入到内衬和外壳之间的螺旋通道中，然后从螺旋通道出来到达燃烧内腔的后方(即收敛区)；另一部分经过分配均流器上的第一通气孔、气液喷注器的燃烧通道进入到燃烧内腔中；而燃料经过气液喷注器的燃料通道进入到燃烧通道中，与燃烧通道中的过氧化氢分解气体混合后自发点火，并一同进入到燃烧内腔中，在燃烧内腔中继续燃烧。
[0012]一方面，分配均流器上的第一通气孔和第二通气孔可以实现对过氧化氢分解气体的分流、均流和降压降温目标。即：使一部分过氧化氢分解气体进入到螺旋通道中，另一部
分进入到燃烧内腔中，达到分流目的；多个环形分布的第二通气孔可以使过氧化氢分解气体均匀分布地进入到螺旋通道中，从螺旋通道中盘旋喷出后，可以形成冷却气膜均分布在收敛区的四周，多个第一通气孔可以使过氧化氢分解气体均匀分布地进入到燃烧通道，达到均流的目的；设置第一通气孔和第二通气孔后，与分解器相比，分配均流器允许过氧化氢分解气体通过的有效截面积减小，从而可以起到节流的作用，达到降温、降压目的，使过氧化氢分解气体降温、降压后进入到螺旋通道和燃烧通道。
[0013]经过气液喷注器的节流通道后，过氧化氢分解气体再次降温降压，而且节流通道中的过氧化氢分解气体可以与燃料通道中的燃料进行热交换，达到降温降压的目的，还可以加热燃料，有利于燃料雾化和自发点火。
[0014]经过分配均流器和气液喷注器后，过氧化氢分解气体降温明显(例如下文描述的00℃)，降温后的过氧化氢分解气体在螺旋通道中盘旋流动，喷出后可以在收敛区形成贴合外壳内壁的冷却气膜，以冷却收敛区和咽喉区，保证收敛区和咽喉区的温度。
[0015]而过氧化氢分解气体在螺旋通道中盘旋流动，可以阻止燃烧内腔中的主流燃气过早卷吸损耗从节流通道出来的过氧化氢分解气体，使该部分气体能够继续沿预设方向流动以冷却收敛区和咽喉区。
[0016]而且，使用本申请提供的该技术方案，可以避免传统液膜冷却方案中，冷却剂充填和主路点火的时序影响，有效保证了冷却气膜先于燃料点火前对燃烧器室壁进行冷却的可靠性。
[0017]另一方面，过氧化氢的密度大，燃料的密度小。利用过氧化氢作为冷却剂，导致过氧化氢的使用量增加，那么所使用的过氧化氢和燃料总和的平均密度就会增大；而且，过氧化氢分解为高温的氧气和水蒸气，燃料与节流通道中的过氧化氢分解气体热交换，有利于燃料雾化和自发点火，最终可以促进燃料充分燃烧，提高比冲；因此，过氧化氢推力室的密度比冲高。
[0018]综上，本申请提供的过氧化氢推力室具有冷却效果好，可靠性高，密度比冲高的优点。
[0019]第二方面，本申请提供一种发动机，包括上述的过氧化氢推力室。
附图说明
[0020]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0021]图1为本申请实施例提供的一种过氧化氢推力室的剖视图；
[0022]图2为本申请实施例提供的一种分配均流器的主视图；
[0023]图3为本申请实施例提供的一种分配均流器的剖视图；
[0024]图4为本申请实施例提供的一种气液喷注器的主视图；
[0025]图5为本申请实施例提供的一种气液喷注器的剖视图；
[0026]图6为图5中A
‑
A处的剖视图；
[0027]图7为本申请实施例提供的一种燃烧器的剖视图；
[0028]图8为本申请实施例提供的一种内衬的主视图；
[0029]图9为图8的左视图。
[0030]附图标记：
[0031]1‑
端盖；2
‑
喷注盘；3
‑
分解器；
[0032]4‑
分配均流器，41
‑
第一通气孔，42
‑
第二通气孔，43
‑
分隔板，44
‑
横板；
[0033]5‑
气液喷注器，511
‑
腰形孔，512
‑
上集气腔，513
‑
节流孔，514
‑
下集气腔，515
‑
环形缝隙，521
‑
集合器，522
‑
注入孔，523
‑
环形通道，524
‑
喷孔；
[0034]6‑
燃烧器，61
‑
内衬，611
‑
螺旋凹槽，612
‑
燃烧内腔，62
‑
外壳，621
‑
收敛区，622
‑
咽喉区。
具体实施方式
[0035]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过氧化氢推力室，其特征在于，包括沿预设方向顺次密封连接的分解器、分配均流器、气液喷注器和燃烧器，所述分配均流器具有中心区域和环绕在所述中心区域外的环形区域，在所述中心区域间隔分布有多个第一通气孔，在所述环形区域环形间隔分布有多个第二通气孔；所述气液喷注器具有燃料通道、燃烧通道和节流通道，所述节流通道围绕在所述燃烧通道四周，所述燃料通道与所述燃烧通道连通；所述燃烧器包括套叠在一起的内衬和外壳，所述内衬的内部为燃烧内腔，所述内衬和外壳之间具有多个在周向上间隔分布的螺旋通道，所述外壳具有收敛区和咽喉区，所述燃烧内腔、所述收敛区和所述咽喉区沿所述预设方向顺次分布；所述多个第一通气孔、所述燃烧通道和所述燃烧内腔顺次连通，所述环形区域与所述气液喷注器之间形成有环形腔，所述环形腔与所述节流通道连通，所述节流通道和所述多个螺旋通道连通。2.根据权利要求1所述的过氧化氢推力室，其特征在于，所述中心区域分布有多圈所述第一通气孔，所述多圈第一通气孔对应的各分布圆的中心重合，每圈所述第一通气孔具有多个均匀分布的所述第一通气孔。3.根据权利要求1所述的过氧化氢推力室，其特征在于，所述分配均流器包括横板和分隔板，所述分隔板为筒状，连接在所述横板的后侧，所述横板的边缘和所述分隔板均与所述气液喷注器密封连接，所述第一通气孔和所述第二通气孔均位于所述横板上。4.根据权利要求3所述的过氧化氢推力室，其特征在于，沿所述横板中心朝向边缘的方向，所述横板的厚度逐渐减小。5.根据权利要求1所述的过氧化氢推力室，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌前程，王化余，李龙飞，李光熙，宋大亮，卞香港，章荣军，金丹，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：