【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，属于液体火箭发动机领域。
技术介绍
1、液体火箭发动机的优点是比冲高(250～500秒)推力范围大单台推力在1克力～700吨力)、能反复起动能控制推力大小工作时间较长等。液体火箭发动机主要用作航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。按循环方式分类可分为燃气发生器循环液体火箭发动机、分级燃烧循环液体火箭发动机、抽气循环液体火箭发动机、膨胀循环液体火箭发动机。
2、燃气发生器广泛用在燃气发生器循环和分级燃烧循环液体火箭发动机中，主要功能为将进入燃气发生器的推进剂按照设计的混合比均匀掺混、可靠燃烧，将推进剂的化学能转化为热能，推进剂燃烧产生的高温燃气驱动涡轮泵转子转动，使推进剂源源不断进入燃气发生器和推力室，实现推进剂化学能到机械能的转换，确保液体火箭发动机可靠稳定工作。
3、推进剂在燃气发生器内掺混均匀程度、雾化充分程度直接关系到燃烧效率、出口燃气的温度均匀性以及燃烧稳定性等燃气发生器关键特性，通过合理设计燃气发生器的结构，确保推进剂能够均匀进入每个喷嘴非常重要。现阶段，大推力液体火箭发动机所用燃气发生器一般采取配备均流环或采用多个入口法兰等方案，提高头腔内推进剂流动均匀性，确保推进剂掺混均匀。但常规的均流环结构需要与二底焊接固定，若焊缝质量不足易造成燃料与氧化剂串腔风险；采用多个入口法兰的燃气发生器需要引入更多的管路结构，会导致发动机产品结构质量过大，不利于提高发动机性能。因此，在确保推进剂均匀分布到各个喷嘴内的同时，尽可能的减少焊缝数量、降低产品重量对于提高
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术针对以上问题，本专利技术提出一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，适用于双组元液体火箭发动机，用于促进推进剂掺混均匀，提高燃烧效率，降低烧蚀风险，增强工作适应性和燃烧稳定性。
2、本专利技术所采用的技术方案是：一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，包括集合器、加厚一底、均流二底、大缩进喷嘴单元、入口顶盖、身部和整流栅；
3、大缩进喷嘴单元均匀安装到均流二底中，加厚一底安装在均流二底的一端端口内；入口顶盖与均流二底另一端端口连接，形成燃气发生器头部；均流二底安装有加厚一底的一端与身部一端连接，身部另一端与整流栅连接；集合器套在燃气发生器头部和身部外部，形成燃气发生器。
4、进一步的，所述入口顶盖通过增材制造工艺制成，包括顶盖和第一入口法兰，顶盖为圆盘结构，顶盖中心开有中心孔，第一入口法兰通过第一圆角过渡结构过渡连接至顶盖中心孔侧面的通孔处，第一圆角过渡结构为弯管状。
5、进一步的，所述入口顶盖的第一圆角过渡结构与顶盖的连接处为入口过渡段，入口过渡段采用大圆角过渡变径结构，倒圆角的半径取值范围为5mm～30mm，第一圆角过渡结构的横截面从第一入口法兰端开始由圆形过渡变化为椭圆形。
6、进一步的，所述加厚一底上均匀分布若干喷嘴安装孔，形成若干喷嘴独立燃烧区，在加厚一底的中心处设置盲孔，使得位于加厚一底的中心处厚度变薄，形成薄一底部分，薄一底部分周围为厚一底部分，厚一底部分的厚度为薄一底部分的厚度的～倍。
7、进一步的，所述集合器通过增材制造工艺制成，第二入口法兰与球形本体通过第二圆角过渡结构过渡连接，球形本体上设置燃气发生器头部安装孔和身部安装孔，第二入口法兰设置在球形本体侧面。
8、进一步的，所述均流二底采用增材制造工艺制成，包括火药喷管、二底结构和筒段；二底结构和筒段同轴，为一体结构；火药喷管沿二底结构和筒段的中心轴设置；二底结构的中心设置入口顶盖安装孔，二底结构上以火药喷管为中心均匀分布若干圈喷嘴单元安装孔，每个喷嘴单元安装孔均通过变径倾斜均流孔与入口顶盖安装孔连通；位于同一圈上的变径倾斜均流孔的直径相同，从最内圈的变径倾斜均流孔开始，位于不同圈上的变径倾斜均流孔的直径逐渐变大；筒段的侧壁上依次排列若干圈等径均流孔，二底结构与集合器的燃气发生器头部安装孔配合安装；火药喷管插入入口端盖的顶盖中心孔中。
9、进一步的，所述大缩进喷嘴单元采用大缩进喷嘴，外喷嘴上设置二次喷注孔；每个大缩进喷嘴单元的内喷嘴与均流二底的喷嘴单元安装孔配合安装，外喷嘴与加厚一底上的喷嘴安装孔配合安装。
10、进一步的，所述的整流栅通过增材制造工艺制成，整流面呈球面构型，沿球径方向均匀分布若干圈球面径向均流孔，位于同一圈上的球面径向均流孔的半径相同，在球面径向均流孔的上下游均设置倒圆角结构；以整流栅的中心点为圆心，位于奇数圈上的各圈球面径向均流控的半径大小相同，位于偶数圈上的各圈球面径向均流控的半径大小相同，相邻两圈上的球面径向均流控的半径大小不同。
11、进一步的，集合器、加厚一底、均流二底、身部和整流栅同轴。
12、进一步的，推进剂分别流经集合器的第二圆角过渡结构和入口顶盖的第一圆角过渡结构进入所述燃气发生器内，并依次通过均流二底的变径倾斜均流孔和等径均流孔进入各大缩进喷嘴单元；
13、推进剂在大缩进喷嘴单元的大缩进燃烧区进行一次掺混燃烧，一次掺混燃烧后的燃气与流经外喷嘴的二次喷注孔的推进剂进入加厚一底的喷嘴独立燃烧区内进行补燃；点火过程中从均流二底的火药喷管进入的点火器的燃气首先引燃最内圈薄底结构附近的大缩进喷嘴单元；
14、燃烧后的燃气到达身部下游的整流栅。
15、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
16、(1)本专利技术提出了新型燃气发生器结构，采用一体化加工的法兰与集合器结构、具备多孔均流结构的均流二底、具备大缩进结构的喷嘴单元、加厚一底面板和球径变径大圆角整流栅等产品组成。
17、(2)本专利技术设计了适用于双组元液体火箭发动机均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，大量采用增材制造工艺一体化生产，均流结构设置更为合理，减少了焊缝数量和零件数量，提高了推进剂流动通过性，增强了产品承压性能和工作可靠性；每个喷注单元主燃烧区可被推进剂冷却保护，所有喷注单元分区燃烧，提高了燃气发生器工作安全性和工况适应性。
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1.一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，包括集合器(1)、加厚一底(2)、均流二底(3)、大缩进喷嘴单元(4)、入口顶盖(5)、身部(6)和整流栅(7)；
2.根据权利要求1所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述入口顶盖(5)通过增材制造工艺制成，包括顶盖和第一入口法兰，顶盖为圆盘结构，顶盖中心开有中心孔，第一入口法兰通过第一圆角过渡结构(51)过渡连接至顶盖中心孔侧面的通孔处，第一圆角过渡结构(51)为弯管状。
3.根据权利要求2所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述入口顶盖(5)的第一圆角过渡结构(51)与顶盖的连接处为入口过渡段，入口过渡段采用大圆角过渡变径结构(52)，倒圆角的半径取值范围为5mm～30mm，第一圆角过渡结构(51)的横截面从第一入口法兰端开始由圆形过渡变化为椭圆形。
4.根据权利要求3所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述加厚一底(2)上均匀分布若干喷嘴安装孔，形成若干喷嘴独立燃烧区(21)，在加厚一底(2)的中心处设置盲孔，使得位于加厚一底的中心处厚度变
5.根据权利要求4所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述集合器(1)通过增材制造工艺制成，第二入口法兰(11)与球形本体(12)通过第二圆角过渡结构(13)过渡连接，球形本体(12)上设置燃气发生器头部安装孔和身部安装孔，第二入口法兰(11)设置在球形本体(12)侧面。
6.根据权利要求5所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述均流二底(3)采用增材制造工艺制成，包括火药喷管、二底结构和筒段；二底结构和筒段同轴，为一体结构；火药喷管沿二底结构和筒段的中心轴设置；二底结构的中心设置入口顶盖安装孔，二底结构上以火药喷管为中心均匀分布若干圈喷嘴单元安装孔，每个喷嘴单元安装孔均通过变径倾斜均流孔(31)与入口顶盖安装孔连通；位于同一圈上的变径倾斜均流孔(31)的直径相同，从最内圈的变径倾斜均流孔(31)开始，位于不同圈上的变径倾斜均流孔(31)的直径逐渐变大；筒段的侧壁上依次排列若干圈等径均流孔(32)，二底结构与集合器(1)的燃气发生器头部安装孔配合安装；火药喷管插入入口端盖(5)的顶盖中心孔中。
7.根据权利要求6所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述大缩进喷嘴单元(4)采用大缩进喷嘴，外喷嘴(43)上设置二次喷注孔(41)；每个大缩进喷嘴单元(4)的内喷嘴(42)与均流二底(3)的喷嘴单元安装孔配合安装，外喷嘴(43)与加厚一底(2)上的喷嘴安装孔配合安装。
8.根据权利要求7所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述的整流栅(7)通过增材制造工艺制成，整流面呈球面构型，沿球径方向均匀分布若干圈球面径向均流孔(71)，位于同一圈上的球面径向均流孔(71)的半径相同，在球面径向均流孔(71)的上下游均设置倒圆角结构(72)；以整流栅(7)的中心点为圆心，位于奇数圈上的各圈球面径向均流控(71)的半径大小相同，位于偶数圈上的各圈球面径向均流控(71)的半径大小相同，相邻两圈上的球面径向均流控(71)的半径大小不同。
9.根据权利要求8所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，集合器(1)、加厚一底(2)、均流二底(3)、身部(6)和整流栅(7)同轴。
10.根据权利要求1～9任一所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，推进剂分别流经集合器(1)的第二圆角过渡结构(13)和入口顶盖(5)的第一圆角过渡结构进入所述燃气发生器内，并依次通过均流二底(3)的变径倾斜均流孔(31)和等径均流孔(32)进入各大缩进喷嘴单元(4)；
...【技术特征摘要】
1.一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，包括集合器(1)、加厚一底(2)、均流二底(3)、大缩进喷嘴单元(4)、入口顶盖(5)、身部(6)和整流栅(7)；
2.根据权利要求1所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述入口顶盖(5)通过增材制造工艺制成，包括顶盖和第一入口法兰，顶盖为圆盘结构，顶盖中心开有中心孔，第一入口法兰通过第一圆角过渡结构(51)过渡连接至顶盖中心孔侧面的通孔处，第一圆角过渡结构(51)为弯管状。
3.根据权利要求2所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述入口顶盖(5)的第一圆角过渡结构(51)与顶盖的连接处为入口过渡段，入口过渡段采用大圆角过渡变径结构(52)，倒圆角的半径取值范围为5mm～30mm，第一圆角过渡结构(51)的横截面从第一入口法兰端开始由圆形过渡变化为椭圆形。
4.根据权利要求3所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述加厚一底(2)上均匀分布若干喷嘴安装孔，形成若干喷嘴独立燃烧区(21)，在加厚一底(2)的中心处设置盲孔，使得位于加厚一底的中心处厚度变薄，形成薄一底部分，薄一底部分周围为厚一底部分，厚一底部分的厚度为薄一底部分的厚度的2～8倍。
5.根据权利要求4所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述集合器(1)通过增材制造工艺制成，第二入口法兰(11)与球形本体(12)通过第二圆角过渡结构(13)过渡连接，球形本体(12)上设置燃气发生器头部安装孔和身部安装孔，第二入口法兰(11)设置在球形本体(12)侧面。
6.根据权利要求5所述的一种均匀掺混可靠燃烧的燃气发生器，其特征在于，所述均流二底(3)采用增材制造工艺制成，包括火药喷管、二底结构和筒段；二底结构和筒段同轴，为一体结构；火药喷管沿二底结构和筒段的中心轴设置；二底结构的中心设置入口顶盖安装孔，二...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩长霖，孔维鹏，田原，王晓丽，刘倩，潘亮，刘红珍，张晋博，张亚，郭洪坤，杨婷，宫绍天，杨进慧，吴有亮，李泳江，王希杰，郑大勇，金志磊，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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