一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构制造技术

本发明专利技术公开了一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，包括喷嘴叶栅、排气部和涡轮盘，燃烧室内的燃气通过喷嘴叶栅经第一通道喷出，并穿过涡轮盘上的第二通道后进入导流叶栅，带动涡轮盘旋转并输出旋转动力的同时穿过导流叶栅进入喷嘴，燃气在引导面的作用下膨胀产生推力，经过喷嘴后流动速度急剧增大，压力降低，排气部上的引导面将喷嘴的膨胀面积比继续增大，将流出喷嘴的燃气继续加速提高推力，取代传统排气管结构，简化结构复杂程度，降低结构重量，可减小液体火箭发动机整体的结构尺寸及重量，有助于提高液体火箭发动机在不同飞行段的推力和比冲性能，从而提高火箭的运载能力。从而提高火箭的运载能力。从而提高火箭的运载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构


[0001]本申请涉及液体火箭发动机
，特别涉及一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构。

技术介绍

[0002]在这一部分中提供的信息是为了一般地呈现本公开的背景的目的。在本部分中描述的程度上，当前署名的专利技术人的工作以及在提交时可能不构成现有技术的描述的各方面，既不明示地也不暗示地被认为是本公开的现有技术。
[0003]涡轮废气排气装置是燃气发生器循环液体火箭发动机的一个重要组件，其作用为将对涡轮做功后的高温燃气经涡轮废气排气管排出并产生一部分推力，以减小发动机的比冲损失。推力和比冲是液体火箭发动机的主要性能指标，尤其是对于真空型发动机，发动机的真空比冲直接决定了火箭的运载能力。
[0004]传统液体火箭发动机涡轮废气排气管为固定膨胀比且受结构空间限制膨胀比往往较小，这样就造成了排气管产生的推力较小且随着发动机工作高度的变化其比冲损失也为一个变量，且结构尺寸通常较大、比较笨重，这些都是传统液体火箭发动机涡轮废气排气装置的不足之处。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本申请提供一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，以解决现有技术中涡轮废气排气装置的结构大、重量重以及比冲损失大的问题。
[0006]本申请的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：
[0007]一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，其包括：
[0008]喷嘴叶栅，所述喷嘴叶栅用于与涡轮进气集合器连接，且所述喷嘴叶栅上设有多个与所述涡轮进气集合器连通的第一通道；
[0009]排气部，所述排气部固定连接在所述喷嘴叶栅远离所述涡轮进气集合器的一侧，所述排气部上设有多个喷嘴，所述喷嘴一侧设有多个用于引导燃气进入的导流叶栅，所述喷嘴的中心线与所述排气部的中心线远离所述喷嘴叶栅的一侧具有交点并形成夹角，所述夹角为锐角，所述喷嘴靠近所述排气部中心线的一侧边沿设有引导面，且沿燃气喷出方向，所述引导面与所述排气部中心线之间的距离呈减小趋势；
[0010]涡轮盘，所述涡轮盘可转动的设在所述喷嘴叶栅与所述排气部之间，且所述涡轮盘上设有多个可与所述第一通道对应的第二通道。
[0011]进一步地，所述涡轮盘与所述喷嘴叶栅同轴设置。
[0012]进一步地，所述涡轮盘上套设有挡块，所述挡块抵持在所述涡轮盘与所述喷嘴叶栅之间。
[0013]进一步地，所述引导面为锥形型面。
[0014]进一步地，所述引导面为抛物线形面。
[0015]进一步地，所述排气部与所述喷嘴叶栅之间通过可拆卸的连接件固定。
[0016]进一步地，所述连接件为相互配合的螺母和螺栓。
[0017]进一步地，所述排气部与所述喷嘴叶栅之间设有密封圈。
[0018]进一步地，所述喷嘴为间隔布置的拉瓦尔喷管结构。
[0019]进一步地，所述喷嘴为与所述排气部同布置的环形喷嘴。
[0020]与现有技术相比，本申请的优点在于：
[0021]本申请通过在燃烧室一侧设置喷嘴叶栅，喷嘴叶栅上设有多个与涡轮进气集合器连通的第一通道，在喷嘴叶栅另一侧设置排气部，排气部上设有多个喷嘴，喷嘴一侧设有多个导流叶栅，喷嘴的中心线与排气部的中心线远离喷嘴叶栅的一侧具有交点并形成夹角，该夹角为锐角，喷嘴靠近排气部中心线的一侧边沿设有引导面，且沿燃气喷出方向，引导面与排气部中心线之间的距离呈减小趋势，在喷嘴叶栅与排气部之间可转动的设有涡轮盘，且涡轮盘上设有多个可与第一通道对应的第二通道，涡轮进气集合器内的燃气通过经第一通道喷出，并穿过涡轮盘上的第二通道后进入导流叶栅，带动涡轮盘旋转并输出旋转动力的同时穿过导流叶栅进入喷嘴，最后喷出喷嘴后的燃气在引导面的作用下，继续膨胀产生推力，燃气经过喷嘴后流动速度急剧增大，压力降低，排气部上的引导面将喷嘴的膨胀面积比继续增大，将流出喷嘴的燃气继续加速，进而在较小的空间里可大幅增大排气膨胀比，并在排气部远离喷嘴叶栅一侧的端面额外产生部分推力，从而大幅提高推力，取代传统排气管结构，简化结构复杂程度，降低结构重量，可减小液体火箭发动机整体的结构尺寸及重量，有助于提高液体火箭发动机在不同飞行段的推力和比冲性能，从而提高火箭的运载能力。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的涡轮废气排气结构的剖示图；
[0024]图2为本申请实施例提供的涡轮废气排气结构的侧视图；
[0025]图中：1、喷嘴叶栅；11、第一通道；2、排气部；21、喷嘴；22、导流叶栅；23、引导面；3、涡轮盘；31、第二通道；4、挡块；51、螺母；52、螺栓；6、密封圈。
具体实施方式
[0026]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本专利技术的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本专利技术，并且不应当理解为本专利技术限制在本文阐述的实施例中。
[0027]如图1
‑
2所示，一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，可应用于液氧液氢、液氧煤油或液氧甲烷等推进剂的液体火箭发动机，其包括喷嘴叶栅1、排气部2和涡轮盘3，其中：
[0028]所述喷嘴叶栅1用于与涡轮进气集合器连接，且所述喷嘴叶栅1上设有多个与所述涡轮进气集合器连通的第一通道11，该喷嘴叶栅1的第一通道11可以是通过多个片状结构形成的第一通道11，以用于涡轮进气集合器内燃气喷出的时候，第一通道11将燃气引导排出。
[0029]如图1所示，所述排气部2固定连接在所述喷嘴叶栅1远离所述涡轮进气集合器的一侧，所述排气部2上设有多个喷嘴21，所述喷嘴21一侧设有多个用于引导燃气进入的导流叶栅22，所述喷嘴21的中心线与所述排气部2的中心线远离所述喷嘴叶栅1的一侧具有交点并形成夹角，所述夹角为锐角，也就是说，进入到喷嘴21内的燃气在喷嘴21的布置方向引导下，以一定的角度进行喷出，且喷吹内燃气的喷出方向与排气部2整体的中心线之间形成锐角的夹角，并通过喷嘴21的中心线与所述排气部2的中心线远离所述喷嘴叶栅1的一侧具有交点约束燃气喷出的方向，相对于排气部2来说，喷嘴21处喷出的燃气以排气部2中心线来说为聚拢状态，如图1所示，所述喷嘴21的中心线与所述排气部2的中心线远离所述喷嘴叶栅1的一侧具有交点并形成夹角，就是图中L1与L2在远离涡轮进气集合器的一侧形成的夹角。
[0030]所述喷嘴21靠近所述排气部2中心线的一侧边沿设有引导面23，且沿燃气喷出方向，所述引导面23与所述排气部2中心线之间的距离呈减小趋势，在上述喷嘴21处喷出的燃气以排气部2中心线来说为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，其特征在于，其包括：喷嘴叶栅，所述喷嘴叶栅用于与涡轮进气集合器连接，且所述喷嘴叶栅上设有多个与所述涡轮进气集合器连通的第一通道；排气部，所述排气部固定连接在所述喷嘴叶栅远离所述涡轮进气集合器的一侧，所述排气部上设有多个喷嘴，所述喷嘴一侧设有多个用于引导燃气进入的导流叶栅，所述喷嘴的中心线与所述排气部的中心线远离所述喷嘴叶栅的一侧具有交点并形成夹角，所述夹角为锐角，所述喷嘴靠近所述排气部中心线的一侧边沿设有引导面，沿燃气喷出方向，所述引导面与所述排气部中心线之间的距离呈减小趋势，所述排气部在远离所述喷嘴叶栅的一侧端面设为平端面；涡轮盘，所述涡轮盘可转动的设在所述喷嘴叶栅与所述排气部之间，且所述涡轮盘上设有多个可与所述第一通道对应的第二通道。2.如权利要求1所述液体火箭发动机的涡轮废气排气结构，其特征在于：所述涡轮盘与所述喷嘴叶栅同轴设置。3.如权利要求2所述液体火箭发动机的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姬威信，刘鑫鹏，彭彦召，邵艳，孙晓伟，朱景文，刘岳，
申请(专利权)人：航天科工火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：