一种液体火箭发动机的燃气发生器及其头部制造技术

本申请公开了一种液体火箭发动机的燃气发生器及其头部，所述燃气发生器头部包括基体、均流环、多个双离心喷嘴，所述基体、均流环的结构设置可形成用于对第一推进剂进行均流、缓冲的第一均流腔、对第二推进剂进行均流、缓冲的第二均流腔，均流腔与所述多个双离心喷嘴的协同作用可实现第一推进剂、第二推进剂的良好的雾化混合均匀性、燃烧均匀性和高效率燃烧，且均流腔的设置可对推进剂起到缓冲的作用、可防止推进剂直接通过均流孔、或是直接作用于喷嘴等构件，进而可减少推进剂冲击力对头部构件的损伤延长其使用寿命。部构件的损伤延长其使用寿命。部构件的损伤延长其使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机的燃气发生器及其头部


[0001]本申请涉及液体火箭发动机
，尤其涉及一种液体火箭发动机的燃气发生器及其头部。

技术介绍

[0002]随着国内外航天事业的蓬勃发展，新型液体火箭发动机的研发成为了各国关注的焦点，而燃气发生器作为液体火箭发动机的一个较为重要的燃烧组件、依然存在很多不足。例如，传统的燃气发生器多采用直流喷注方式存在雾化混合均匀性差、燃烧效率低、燃烧不均匀的问题，推进剂不经均流直接进入喷嘴的设置，也会影响到整体的雾化混合的均匀性而不利于燃烧效率的提高，且在推进剂供应系统作用下的具有瞬间大动量的推进剂不经缓冲直接流经均流结构、或是直接进入喷嘴的设置，也不利于延长燃烧器构件的使用寿命，诸如前述的不良影响，极端的情况下还可能会在开关机时引起爆炸。
[0003]申请号为CN202010286341.5的专利技术专利，公开了一种燃气发生器，由喷注器、偏心扰流环、球锥形燃烧室和三通弯管组成，其中喷注器呈圆饼形，整体采用3D打印机打印完成，偏心扰流环的上半部为圆柱环，圆柱环顶面与喷注器下凸台底面边缘通过焊接固连，圆柱环侧面底边与球锥形燃烧室的侧孔孔壁通过焊接固连，偏心扰流环的下半部为开口偏心的圆锥环；球锥形燃烧室包括球体腔和圆锥体腔，其中球体腔侧面开有侧孔，圆锥体腔的顶部开有出口，出口与三通弯管的中间进口通过焊接固连，三通弯管整体呈侧T字形，三通弯管的左侧为左端口，采用法兰结构连接形式，右侧为右端口，中部为中间进口，采用凸台定位形式。该申请将具有三击式喷注孔、偏心扰流环和球锥形燃烧室的燃气发生器应用于液体火箭发动机领域，将定位粗略的焊接式喷嘴改变为3D打印的喷注孔形式，工艺简单制做精准，能将燃料剂和氧化剂实现高效雾化、掺混和燃烧，提高了燃烧效率；具有偏心结构的扰流环大程度的提高了燃气的扰动效果，并将燃气导入异形的球锥形燃烧室，经过了多个回流涡和多次压缩、膨胀，强化了燃气掺混，进一步提升了燃烧效率，保证了出口燃气温度的均匀性。
[0004]申请号为CN 201910594729.9的专利技术专利，公开了一种气氧燃气发生器，包括发生器、除水装置、第一开关阀、高富氧燃气贮箱、第二开关阀、两组多级单向阀组和减压阀；所述发生器上设有气氧煤油火炬点火器；所述发生器的液氧入口接上升级液氧贮箱出口，发生器的煤油入口接煤油贮箱出口；所述发生器的出口接所述除水装置的入口；所述除水装置的出口接所述第一开关阀的入口；第一开关阀的出口接其中一组所述多级单向阀组的入口；该多级单向阀组的出口接所述高富氧燃气贮箱的入口，高富氧燃气贮箱的第一出口接下降级发动机气氧贮箱；高富氧燃气贮箱的第二出口接所述第二开关阀的入口；第二开关阀的出口接另一组所述多级单向阀组的入口，该组多级单向阀组的出口接所述减压阀的入口；减压阀的出口接气氧煤油火炬点火器的气氧入口G0和姿控发动机的气氧入口G1；所述气氧煤油火炬点火器的煤油入口R0和姿控发动机的煤油入口R1均接煤油贮箱。
[0005]可见，上述专利中所涉燃气发生器中，虽申请号CN202010286341.5专利提供了一
种高雾化、高燃烧率的技术方案，但该方案未从喷嘴、均流结构设置的角度出发来解决雾化程度、燃烧率等问题，且以上两个专利技术方案均未就均流以及推进剂的动量缓冲问题做讨论。
[0006]因此，需要提供一种推进剂能够得到很好均流、缓冲的、新的雾化混合均匀性好、燃烧均匀且效率高的燃气发生器相关的设计技术方案。

技术实现思路

[0007]本申请实施例提供一种液体火箭发动机的燃气发生器及其头部的相关技术方案，所述头部均流腔、均流结构均流孔以及双离心喷嘴的设置可解决现有技术中缺少一种推进剂能够得到很好均流缓冲的、新的雾化混合均匀性好、燃烧均匀且效率高的燃气发生器设计技术方案的问题。
[0008]在本申请提供的一种液体火箭发动机的燃气发生器头部，包括：基体，包括第一基板、设置于第一基板下方的第二基板、设置于第二基板和第三基板下方的第三基板、还包括第一周向围板、第二周向围板、第三周向围板，所述三个基板平行设置并与所述三个周向围板围成一个包括两室一通道的基体结构，所述通道由第三周向围板围成并位于基体的中心处，所述两室中的第一室由第一基板、第二基板、第一周向围板、第三周向围板围成，所述两室内中的第二室由第二基板、第三基板、第二周向围板、第三周向围板围成，其中，所述第一周向围板上设置有第一均流孔，所述第二周向围板上设置有第二均流孔，所述通道的一端与燃烧室连通、另一端设置有点火器；均流环，包括设置于基体外围的第一均流环、第二均流环，所述第一均流环与第一基板、第二基板、第一周向围板围成用于对第一推进剂进行均流、缓冲的第一均流腔，所述第二均流环与第二基板、第三基板、第二周向围板围成用于对第二推进剂进行均流、缓冲的第二均流腔；多个双离心喷嘴，所述多个双离心喷嘴贯穿第二基板、第三基板均布设置，每个双离心喷嘴包括第一离心喷嘴、第二离心喷嘴，所述第一离心喷嘴设置有用于接入第一推进剂的第一喷嘴入口，所述第二离心喷嘴设置有用于接入第二推进剂的第二喷嘴入口。
[0009]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述多个双离心喷嘴为多个焊接在第二基板上的双离心喷嘴。
[0010]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第三基板与燃烧室连接。
[0011]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第三基板上设置有用于对燃烧室壁面进行降温的液膜冷却孔。
[0012]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一喷嘴入口、第二喷嘴入口均为切向圆孔。
[0013]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一喷嘴入口、第二喷嘴入口为切向设置使得第一推进剂在第一离心喷嘴、第二推进剂在第二离心喷嘴中的旋转方向不同的切向圆孔。
[0014]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一喷嘴入口、第二喷嘴入口为切向设置使得第一推进剂在第一离心喷嘴、第二推进剂在第二离心喷嘴中的旋转方向相反的切向圆孔，第一推进剂、第二推进剂分别经第一离心喷嘴、第二离心喷嘴旋转加速后
在出口处破碎雾化并混合均匀。
[0015]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一推进剂为氧化剂，所述第二推进剂为燃料剂。
[0016]进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述第一离心喷嘴，包括头部、设置于所述头部上的第一柱状部，所述第一柱状部内部设置有第一喷嘴旋流室，所述头部上环第一柱状部设置有凹槽；所述第二离心喷嘴，包括上端开口的中空第二柱状部、设置于所述开口外围及第二柱状部上的插接部，自开口处所述第二柱状部中空处设置有与所述开口连通的第二喷嘴旋流室；其中，所述第一柱状部经所述开口插入到第二柱状部中空处；所述插接部插入到所述凹槽限制第一离心喷嘴、第二离心喷嘴的径向活动以使二者保持在预设的同轴度。
[0017]本申请提供的一种液体火箭发动机的燃气发生器，包括权利要求上述任一所述的一种液体火箭发动机的燃气发生器头部。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机的燃气发生器头部，其特征在于，包括：基体，包括第一基板、设置于第一基板下方的第二基板、设置于第一基板和第二基板下方的第三基板、还包括第一周向围板、第二周向围板、第三周向围板，所述三个基板平行设置并与所述三个周向围板围成一个包括两室一通道的基体结构，所述通道由第三周向围板围成并位于基体的中心处，所述两室中的第一室由第一基板、第二基板、第一周向围板、第三周向围板围成，所述两室内中的第二室由第二基板、第三基板、第二周向围板、第三周向围板围成，其中，所述第一周向围板上设置有第一均流孔，所述第二周向围板上设置有第二均流孔，所述通道的一端与燃烧室连通、另一端设置有点火器；均流环，包括设置于基体外围的第一均流环、第二均流环，所述第一均流环与第一基板、第二基板、第一周向围板围成用于对第一推进剂进行均流、缓冲的第一均流腔，所述第二均流环与第二基板、第三基板、第二周向围板围成用于对第二推进剂进行均流、缓冲的第二均流腔；多个双离心喷嘴，所述多个双离心喷嘴贯穿第二基板、第三基板均布设置，每个双离心喷嘴包括第一离心喷嘴、第二离心喷嘴，所述第一离心喷嘴设置有用于接入第一推进剂的第一喷嘴入口，所述第二离心喷嘴设置有用于接入第二推进剂的第二喷嘴入口。2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机的燃气发生器头部，其特征在于，所述多个双离心喷嘴为多个焊接在第二基板上的双离心喷嘴。3.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机的燃气发生器头部，其特征在于，所述第三基板与燃烧室连接。4.根据权利要求3所述的一种液体火箭发动机的燃气发生器头部，其特征在于，所述第三基板上设置有用于对燃烧室壁面进行降温的液膜冷却孔。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙夺，王明哲，郭利明，刘业奎，李文鹏，王维彬，申帅帅，余鹏，杨海峰，
申请(专利权)人：北京宇航推进科技有限公司，
类型：发明
国别省市：