[發(fā)明專利]固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210439907.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102943719A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 田輝;俞南嘉;李新田;曾鵬;蔡國(guó)飆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F02K9/72
• 分類號(hào): F02K9/72
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置，適用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面熱試車試驗(yàn)。

【背景技術(shù)】

固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)采用液體氧化劑和固體燃料做為推進(jìn)劑，具有安全性好、經(jīng)濟(jì)性好、易關(guān)機(jī)和重新啟動(dòng)、可進(jìn)行推力調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化劑由增壓輸送系統(tǒng)通過(guò)噴注器進(jìn)入燃燒室，與固體燃料進(jìn)行燃燒，這也決定了其燃燒過(guò)程呈現(xiàn)出典型擴(kuò)散燃燒的特點(diǎn)。由于氧化劑與燃料在燃燒前沒(méi)有進(jìn)行充分混合，未反應(yīng)完全的氧化劑和燃料直接由噴管噴出，使得固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率較低，而在發(fā)動(dòng)機(jī)中增加擾流裝置是增強(qiáng)氧化劑和燃料摻混和提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率的重要手段。現(xiàn)有的擾流結(jié)構(gòu)多采用在藥柱中加入擾流板的形式：德國(guó)的Matthias?Grosse在文獻(xiàn)AIAA?2009-5113中對(duì)在藥柱中加入單孔和四孔擾流板的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明增加擾流板對(duì)提高燃燒效率有積極作用；意大利的Alberto?Bettella等人和德國(guó)的Matthias?Grosse在文獻(xiàn)AIAA?2011-6023中對(duì)在藥柱中加入單孔擾流板的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究。國(guó)內(nèi)對(duì)固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流試驗(yàn)的研究工作開(kāi)展較少，幾乎未見(jiàn)有關(guān)后燃室擾流裝置的文獻(xiàn)報(bào)道。在藥柱中加入擾流板的結(jié)構(gòu)需改變藥柱的設(shè)計(jì)形式，增加裝藥的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明提供一種固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置，用于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)地面熱試車試驗(yàn)，提高固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。本發(fā)明解決的問(wèn)題是：（1）在無(wú)需改變現(xiàn)有裝藥設(shè)計(jì)的同時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馄鸬綌_流作用；（2）擾流裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱防護(hù)性能；（3）各結(jié)構(gòu)件之間的連接形式能保證良好的氣密性。

本發(fā)明提供的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置適用于中心單通道的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，但不限于某特定的裝藥藥形。具體，本發(fā)明的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置包括燃燒室組件、擾流板組件、擾流板后燃室組件、密封連接組件和噴管組件。擾流板組件和擾流板后燃室組件合為一體，通過(guò)密封連接組件與燃燒室組件和噴管組件相連。燃燒室組件包括燃燒室殼體、燃燒室絕熱層和發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥。密封連接組件包括O型密封圈和螺栓組件。噴管組件包括噴管殼體、噴管絕熱層和噴管喉襯。擾流板后燃室組件包括擾流板后燃室殼體和布置在擾流板后燃室殼體內(nèi)壁面的擾流板后燃室絕熱層。擾流板組件包括擾流板前部絕熱層、擾流板后部絕熱層和擾流板金屬架。擾流板前部絕熱層和擾流板后部絕熱層采用耐高溫粘合劑將擾流金屬架包覆于其中，在擾流板組件上設(shè)置有擾流孔，擾流孔均布于以發(fā)動(dòng)機(jī)軸線為中心的圓上。燃燒室組件、擾流板組件、擾流板后燃室組件和噴管組件通過(guò)密封連接組件依次連接，各組件間連接處的配合面采用階梯式折線形的配合方式，且以O(shè)形密封圈進(jìn)行密封，通過(guò)螺栓組件進(jìn)行緊固。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：（1）擾流裝置位于發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室，無(wú)需改變發(fā)動(dòng)機(jī)的裝藥設(shè)計(jì)；（2）擾流孔均布于以發(fā)動(dòng)機(jī)軸線為中心的圓上，對(duì)中心區(qū)的燃?xì)馄鸬綌_流作用；（3）擾流板組件由內(nèi)部的金屬擾流板和外部的絕熱結(jié)構(gòu)組成，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中對(duì)擾流裝置的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和熱防護(hù)要求；（4）各組件之間采用階梯式折線形配合方式和O型密封圈連接，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作中對(duì)氣密性和熱防護(hù)的要求；（5）各結(jié)構(gòu)組件之間采用螺栓緊固，可進(jìn)行更換，拆卸方便。

【附圖說(shuō)明】

圖1是本發(fā)明固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置的A-A剖面向視圖；

圖3是擾流板組件和相鄰組件之間連接配合面的局部放大圖。

圖中：

1-擾流板前部絕熱層；2-擾流板后部絕熱層；3-擾流板金屬架；4-擾流板后燃室殼體；5-擾流板后燃室絕熱層；6-O型密封圈A；7-O型密封圈B；8-O型密封圈C；9-螺栓組件A；10-螺栓組件B；11-燃燒室殼體；12-燃燒室絕熱層；13-發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥；14-噴管殼體；15-噴管絕熱層；16-噴管喉襯。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1所示，本發(fā)明提供的固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室擾流裝置主要包括如下部件：擾流板前部絕熱層1、擾流板后部絕熱層2、擾流板金屬架3、擾流板后燃室殼體4、擾流板后燃室絕熱層5、O型密封圈A6、O型密封圈B7、O型密封圈C8、螺栓組件A9、螺栓組件B10、燃燒室殼體11、燃燒室絕熱層12、發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥13、噴管殼體14、噴管絕熱層15、噴管喉襯16。