【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于发动机喷嘴领域，具体是涉及到一种气液同轴喷嘴、喷液方法以及发动机。
技术介绍
1、运载火箭是人类探索太空的必要工具，而液体火箭发动机是运载火箭的心脏。在液体火箭发动机中，喷注器连接着供应系统和燃烧室，负责推进剂的喷注、雾化，对推进剂的蒸发、混合和燃烧过程有着决定性作用。
2、气液同轴离心式喷注器的缩进长度是影响液体火箭发动机喷雾燃烧性能和燃烧稳定性的关键结构参数，缩进长度对液体火箭发动机高效稳定燃烧至关重要。
3、以中国专利“cn201911177410.2喷注器、火箭发动机和火箭”为例，其针栓头部通过半球状部与中底之间形成喷液嘴，并通过驱动件带动针栓运动调节喷液嘴的大小，这种混合方式会虽然能够保证气液的混合效果，但是会损失液体燃料的压力，进而严重影响到喷射距离。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种在保证喷射距离的情况下可以提高气液混合效果气液同轴喷嘴、喷液方法以及发动机。
2、本专利技术提供一种气液同轴喷嘴，包括壳体、液体喷嘴和驱动件；
3、所述壳体内部中空设置有安装腔，所述壳体对应两端设置有连通所述安装腔的驱动杆安装孔和喷口；
4、所述液体喷嘴设置在所述安装腔内，所述液体喷嘴侧壁设置有与所述安装腔内壁滑动密封配合的配合凸环，所述配合凸环将所述安装腔分隔为相互独立的液体腔和气体腔；
5、所述液体喷嘴内部中空设置有出液腔，所述出液腔一端与所述液体腔连通，另一端设置有与所述喷口连
6、所述液体喷嘴外壁与所述气体腔的内壁形成环形出气腔，所述环形出气腔一端与所述喷口连通，所述环形出气腔内设置有螺旋状的叶片，所述壳体上设置有与所述气体腔连通的进气口；
7、所述驱动杆安装孔内滑动密封配合有驱动杆，所述驱动杆一端与所述液体喷嘴连接，另一端与所述驱动件连接，所述驱动件用于驱动所述驱动杆沿轴线移动。
8、更进一步地，所述叶片设置有两个以上。
9、更进一步地，两个以上叶片以所述液体喷嘴轴线呈环形阵列布置。
10、更进一步地，所述叶片至少部分在所述进气口的截面范围内。
11、更进一步地，所述气体腔的直径大于所述喷口的直径，所述液体喷嘴靠近所述喷口一端为小径端，所述小径端的直径小于所述喷口的直径，所述叶片设置在所述小径端背离所述喷口一侧。
12、更进一步地，所述气体腔靠近所述喷口一侧设置有内小径端，所述叶片端面与所述内小径端抵接，所述进气口设置在所述内小径端外侧。
13、更进一步地，所述出液腔包括依次设置的旋流室以及内等直段，所述旋流室侧壁设置有连通所述液体腔的内切向孔。
14、本专利技术还提供一种喷液方法，使用上述气液同轴喷嘴，包括如下步骤：
15、通过进液口持续向液体腔输入液体燃料，通过进气口持续向气体腔持续输入气体；
16、液体燃料进入出液腔并且呈旋转状态从所述喷口喷出，气体进入环形出气腔并且受到叶片的导向呈螺旋状在所述环形出气腔喷出，旋转的气体与旋转的液体燃料在所述喷口处混合；
17、所述驱动件驱动所述液体喷嘴沿轴线直线移动，调节出液口和环形出气腔端部至所述喷口端部的距离，调节所述气体和液体燃料的混合模式。
18、本专利技术还提供一种发动机，包括燃烧室以及与所述燃烧室连通的上述气液同轴喷嘴。
19、更进一步地，还包括相互电连接的控制器和压力传感器，所述压力传感器设置在所述燃烧室内，所述控制器还与驱动件电连接。
20、本专利技术的有益效果是，本专利技术所提供的气液同轴喷嘴，其液体喷嘴可以轴向移动，液体喷嘴的轴向移动，可以调节气液混混合和喷注模式，即出液口和环形出气腔端部至喷口端部的距离，当液体喷嘴处于远离喷口方向时，出液口和环形出气腔端部至喷口端部具有一定距离，此时气体和液体燃料可以在喷口内完成混合，并在混合之后注入到燃烧室内，实现内混合模式，当液体喷嘴逐渐靠近喷口方向时，出液口和环形出气腔端部至喷口端部的距离也越来越短，此时由内混合模式转为临界混合模式。临界混合模式时，锥形液膜与喷口刚好接触，此时气液相互作用最为强烈，喷雾往往出现自激振荡。当出液口和环形出气腔端部至喷口端部的距离为零时，此时混合模式由临界混合模式转变为外混合模式，在气液混合模式由外混合模式逐步变为临界混合模式最后变为内混合模式时，喷雾锥角由大逐渐变小，气液混合效果也更好。
21、另外，混合模式对燃烧状态有较大影响，外混合模式下为稳态燃烧。随着液体喷嘴朝液体腔方向轴向移动，混合模式逐渐变为临界混合模式和内混合模式，燃烧状态由稳态燃烧逐步转变为振荡燃烧。
22、另外，叶片呈螺旋状布置可以使气体在环形出气腔流出时呈旋转状态，此时，当气体经呈螺旋布置的叶片喷出时，气流引射作用使得喷雾锥角增加。因此，混合模式切换变得更加容易，喷嘴轴向移动更小的距离就可以实现三种混合模式的切换。当气体呈旋转喷出时，气液相互作用更加充分，喷雾粒径更小，喷雾分布更加均匀，雾化性能更好，同时有利于火焰稳定。气液双路旋流喷注方式具有良好的雾化特性、低的液体压力要求和显著降低烟尘生成和废气排放的潜力。与气体直流、液体旋流方式相比，气体旋流能增加供油喷嘴初始雾化程度，从而保证燃烧室更好的燃烧性能。当进气口可以设置两个以上，进而喷注两种以上的气体时，螺旋形通道还可以提高两种以上气体的混合，进而提高两种以上气体的混合效果。
23、即本专利技术提供的气液同轴喷嘴，液体喷嘴可以轴向移动，结合液体喷嘴外壁设置的叶片，可以使气体和液体燃料旋转混合，保证混合效果，同时还可以切换喷注模式，适应燃烧室的燃烧状态。
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1.一种气液同轴喷嘴，其特征是，包括壳体(1)、液体喷嘴(2)和驱动件(3)；
2.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述叶片(24)设置有两个以上。
3.如权利要求2所述的气液同轴喷嘴，其特征是，两个以上叶片(24)以所述液体喷嘴(2)轴线呈环形阵列布置。
4.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述叶片(24)至少部分在所述进气口(15)的截面范围内。
5.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述气体腔(112)的直径大于所述喷口(13)的直径，所述液体喷嘴(2)靠近所述喷口(13)一端为小径端，所述小径端的直径小于所述喷口(13)的直径，所述叶片(24)设置在所述小径端背离所述喷口(13)一侧。
6.如权利要求5任一项所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述气体腔(112)靠近所述喷口(13)一侧设置有内小径端，所述叶片(24)端面与所述内小径端抵接，所述进气口(15)设置在所述内小径端外侧。
7.如权利要求1-6任一项所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述出液腔(22)包括依次设置的旋流室(
8.一种喷液方法，其特征是，使用如权利要求1-7任一项所述的气液同轴喷嘴，包括如下步骤：
9.一种发动机，包括燃烧室以及与所述燃烧室连通的如权利要求1-7任一项所述的气液同轴喷嘴。
10.如权利要求9所述的发动机，其特征是，还包括相互电连接的控制器(6)和压力传感器(7)，所述压力传感器(7)设置在所述燃烧室内，所述控制器(6)还与驱动件(3)电连接。
...【技术特征摘要】
1.一种气液同轴喷嘴，其特征是，包括壳体(1)、液体喷嘴(2)和驱动件(3)；
2.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述叶片(24)设置有两个以上。
3.如权利要求2所述的气液同轴喷嘴，其特征是，两个以上叶片(24)以所述液体喷嘴(2)轴线呈环形阵列布置。
4.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述叶片(24)至少部分在所述进气口(15)的截面范围内。
5.如权利要求1所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述气体腔(112)的直径大于所述喷口(13)的直径，所述液体喷嘴(2)靠近所述喷口(13)一端为小径端，所述小径端的直径小于所述喷口(13)的直径，所述叶片(24)设置在所述小径端背离所述喷口(13)一侧。
6.如权利要求5任一项所述的气液同轴喷嘴，其特征是，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：白晓，曹鹏进，李清廉，成鹏，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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