一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器及其试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器及其试验装置，点火器包括：氧气管，其上端与外部的氧气供应系统连接连通，其下端向内收敛形成喷管状结构，其内形成氧气通道，甲烷壳体，套设在氧气管下半段的外围，其底部开设有容纳流出孔，容纳流出孔用于氧气管的下端自上而下伸入，还用于甲烷从氧气管的下端外围与容纳流出孔的间隙喷出，燃烧室壳体，其上端与甲烷壳体同轴设置、且相互连通，其下端向内收敛形成收缩喷管，其侧壁上开设有点火孔，点火机构，通过点火孔与燃烧室壳体相连通，用于对燃烧室壳体内的甲烷进行点火；发明专利技术可以多次进行点火，使液体发动机实现多次启动的要求，可以在推进剂的宽范围氧燃比、宽范围流量下工作。下工作。下工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器及其试验装置


[0001]本专利技术属于液体火箭发动机
，尤其涉及一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器及其试验装置。

技术介绍

[0002]液体火箭发动机是目前运载火箭的重要基础，对于航天发射和深空探测任务具有着重要的意义。而为了进一步地降低发射成本以及增加发射频率，则对火箭发动机的重复使用和便利性提出了新的要求。
[0003]目前，液体火箭发动机的推进剂组合大多是发展比较成熟的有毒推进剂，但是有毒推进剂危险性高、致癌、价格昂贵以及对环境污染较大，并由此引发出了一系列的问题，包括且不限于地面试验较危险、推进剂制作和运输的成本高、发射准备的周期长等。随着航天技术的飞速发展，对环保的要求越来越高，无毒无污染的推进剂已成为航天推进系统的重要发展趋势。甲烷推进剂在所有的碳氢燃料中黏性最小、比冲最高、基本无结焦和积碳问题；甲烷储箱的体积和重量远小于液氢储箱，可节省更多空间；液氧/甲烷推进剂组合的密度比冲高于氢/氧推进剂；甲烷价格远低于液氢，而安全性远高于液氢。
[0004]液体火箭发动机常用的点火装置主要是传统的固体火药点火器、自燃液体点火器、火炬式点火器。固体火药点火方式只适用于一次或者两次点火，无法在发动机上完成多次点火，还需要解决火药的安全封装和隔离问题，而且成本较高；自燃点火只适用于可以发生自燃的推进剂组合。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器及其试验装置，可以多次进行点火，使液体发动机实现多次启动的要求，能在很宽范围的推进剂进口状态下工作。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器，包括：
[0007]氧气管，竖向设置，为中空的管状结构，其上端与外部的氧气供应系统连接连通，其下端向内收敛形成喷管状结构，其内形成氧气通道，
[0008]甲烷壳体，其轴线与氧气管轴线重合，套设在氧气管下半段的外围，其上端与外部的甲烷供应系统相连通，其底部开设有容纳流出孔，容纳流出孔用于氧气管的下端自上而下伸入，还用于甲烷从氧气管的下端外围与容纳流出孔的间隙喷出，
[0009]燃烧室壳体，竖向设置，其上端与甲烷壳体同轴设置、且相互连通，其下端向内收敛形成收缩喷管，其侧壁上开设有点火孔，
[0010]点火机构，通过点火孔与燃烧室壳体相连通，用于对燃烧室壳体内的甲烷进行点火。
[0011]进一步地，还包括：
[0012]导流板，水平设置，位于甲烷壳体内，其中心开设有用于氧气管穿过的穿过孔、并
与氧气管中下部的外壁固定连接，在导流板上、绕穿过孔一周开设有多个导流孔，各导流孔用于对进入甲烷壳体内的甲烷在向下运动时进行导流，导流板的边沿与甲烷壳体的内壁固定连接。
[0013]进一步地，在甲烷壳体的底部上、绕容纳流出孔一周开设有多个增流孔，各增流孔用于甲烷壳体内的甲烷流入燃烧室壳体，进而增加流入燃烧室壳体内的甲烷的流量。
[0014]进一步地，甲烷壳体的侧壁上开设有甲烷孔，甲烷孔开设在导流板的上侧，甲烷孔通过甲烷管与外部的甲烷供应系统相连通，甲烷管内形成甲烷通道，甲烷通道的内径自外向内先逐渐缩小再逐渐增大形成沙漏状结构。
[0015]进一步地，氧气管的氧气通道的内径自上而下先逐渐缩小再逐渐增大形成沙漏状结构。
[0016]一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器的试验装置，
[0017]在氧气管上设置有氧气压力传感器，用于检测氧气管内的压力，
[0018]在甲烷管道上设置有甲烷压力传感器，用于检测甲烷管内的压力，
[0019]在燃烧室壳体上设置有燃烧室压力传感器，用于检测燃烧室壳体内的压力，并根据氧气管和甲烷管内的压力对二者的流量进行控制。
[0020]进一步地，燃烧室壳体的下端还固定连接有支架，支架竖向设置、且位于燃烧室壳体的旁侧，支架用于固定温度传感器，温度传感器用于检测从燃烧室壳体喷出的气体的温度。
[0021]进一步地，在燃烧室壳体的下端螺纹连接有堵盖。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术可通过观察传感器读数来精确控制氧气和甲烷的流量，进而得到较低的氧燃比，进而使得点火后对燃烧室壳体内壁的烧蚀较轻，可以再次进行点火，多次点火就能够大大降低成本，经济性好，点火器的重复使用使液体发动机可以实现多次启动的要求，可以在推进剂的宽范围氧燃比、宽范围流量下工作，本专利技术连接氧气气源和甲烷气源，可以实现多次重复使用，本专利技术利用氧气管的安装位置和甲烷壳体形成喷嘴，该喷嘴使得甲烷和氧气的喷射状态同轴剪切，氧气管的下端为内部圆形扩张、外部环形收缩的结构，可以有效地实现氧气和甲烷的混合掺混，从而极大地有利于点火。
附图说明
[0023]图1为本专利技术点火器的剖视图；
[0024]图2为本专利技术点火器的结构示意图；
[0025]图3为本专利技术点火器试验装置的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例1的效果图。
[0027]其中：1、氧气管；2、甲烷壳体；3、氧气通道；4、容纳流出孔；5、燃烧室壳体；6、点火孔；7、点火机构；8、导流板；9、甲烷孔；10、甲烷管；11、甲烷通道；12、支架；13、堵盖。
具体实施方式
[0028]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0029]须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具
技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
所能涵盖的范围内。
[0030]同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0031]本专利技术公开了一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器，如图1和图2所示，包括氧气管1、甲烷壳体2、燃烧室壳体5、点火机构7。
[0032]氧气管1竖向设置，氧气管1为中空的管状结构，氧气管1的上端与外部的氧气供应系统连接连通，氧气管1的下端向内收敛形成喷管状结构，氧气管1内形成氧气通道3。
[0033]甲烷壳体2的轴线与氧气管1轴线重合，甲烷壳体2套设在氧气管1下半段的外围，甲烷壳体2的上端与外部的甲烷供应系统相连通，甲烷壳体2的底部开设有容纳流出孔4，容纳流出孔4用于氧气管1的下端自上而下伸入，还用于甲烷从氧气管1的下端外围与容纳流出孔4的间隙喷出。
[0034]燃烧室壳体5竖向设置，燃烧室壳体5的上端与甲烷壳体2同轴设置、且相互连通，燃烧室壳体5的下端向内收敛形成收缩喷管，燃烧室壳体5的侧壁上开设有点火孔6，点火机构7通过点火孔6与燃烧室壳体5相连通，点火机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器，其特征在于，包括：氧气管(1)，竖向设置，为中空的管状结构，其上端与外部的氧气供应系统连接连通，其下端向内收敛形成喷管状结构，其内形成氧气通道(3)，甲烷壳体(2)，其轴线与所述氧气管(1)轴线重合，套设在所述氧气管(1)下半段的外围，其上端与外部的甲烷供应系统相连通，其底部开设有容纳流出孔(4)，所述容纳流出孔(4)用于氧气管(1)的下端自上而下伸入，还用于甲烷从氧气管(1)的下端外围与容纳流出孔(4)的间隙喷出，燃烧室壳体(5)，竖向设置，其上端与甲烷壳体(2)同轴设置、且相互连通，其下端向内收敛形成收缩喷管，其侧壁上开设有点火孔(6)，点火机构(7)，通过所述点火孔(6)与燃烧室壳体(5)相连通，用于对燃烧室壳体(5)内的甲烷进行点火。2.根据权利要求1所述的一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器，其特征在于，还包括：导流板(8)，水平设置，位于所述甲烷壳体(2)内，其中心开设有用于氧气管(1)穿过的穿过孔、并与所述氧气管(1)中下部的外壁固定连接，在所述导流板(8)上、绕所述穿过孔一周开设有多个导流孔，各所述导流孔用于对进入甲烷壳体(2)内的甲烷在向下运动时进行导流，所述导流板(8)的边沿与甲烷壳体(2)的内壁固定连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于同轴剪切的气氧甲烷火炬式点火器，其特征在于，在甲烷壳体(2)的底部上、绕所述容纳流出孔(4)一周开设有多个增流孔，各所述增流孔用于甲烷壳体(2)内的甲烷流入燃烧室壳体(5)，进而增加流入燃烧室壳体(5)内的甲烷的流量。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟彤，魏祥庚，朱韶华，黄铎铎，张竞禹，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：