[發(fā)明專利]一種地面試驗(yàn)用模塊化固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710941108.4
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號(hào): CN107461277A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡國飆;張?jiān)纯?/a>;何凌飛;于瑞鵬;李承恩
• 申請（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;F02K9/96
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11371
• 代理人: 史明罡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地面試驗(yàn)用模塊化固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是指燃燒劑為固體而氧化劑為液體的發(fā)動(dòng)機(jī)。從性能上說，固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的比沖高于固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，低于高能液體發(fā)動(dòng)機(jī)，與可貯存的液體發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)有的試驗(yàn)用固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，缺少統(tǒng)一的規(guī)范要求，復(fù)用性差，導(dǎo)致試驗(yàn)成本較高。并且，不利于不同試驗(yàn)的數(shù)據(jù)對比，不利于試驗(yàn)值跟理論研究、數(shù)值仿真結(jié)果的對比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種地面試驗(yàn)用模塊化固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的地面試驗(yàn)用固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)存在的復(fù)用性差、試驗(yàn)成本高、不利于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比等問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供的一種地面試驗(yàn)用模塊化固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，包括依次連通的氧化劑集液模塊、點(diǎn)火模塊、燃燒室模塊、后封頭模塊和噴管模塊；所述氧化劑集液模塊、所述點(diǎn)火模塊、所述燃燒室模塊、所述后封頭模塊和所述噴管模塊依次可拆卸連通。

進(jìn)一步，所述氧化劑集液模塊、所述點(diǎn)火模塊、所述燃燒室模塊、所述后封頭模塊與所述噴管模塊至少有兩個(gè)相鄰的模塊之間通過相互配合的環(huán)形凸臺(tái)、環(huán)形凹槽和環(huán)形密封圈密封連通。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：當(dāng)氧化劑集液模塊與點(diǎn)火模塊密封連通時(shí)，氧化劑集液模塊的連接端面設(shè)置環(huán)形凸臺(tái)，而點(diǎn)火模塊的連接端面設(shè)置環(huán)形凹槽，且環(huán)形凹槽內(nèi)部放置環(huán)形密封圈。將環(huán)形凸臺(tái)配合卡入該環(huán)形凹槽并抵接環(huán)形密封圈，使得氧化劑集液模塊的連接端面與點(diǎn)火模塊的連接端面貼合連接，形成氧化劑集液模塊內(nèi)腔、點(diǎn)火模塊的內(nèi)腔均與外部空間密封隔絕的結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述點(diǎn)火模塊包括噴注腔室和點(diǎn)火腔室，所述氧化劑集液模塊、所述噴注腔室、所述點(diǎn)火腔室和所述燃燒室模塊依次連通。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：來自氧化劑集液模塊的氧化劑在噴注腔室實(shí)現(xiàn)噴注和霧化，然后進(jìn)入點(diǎn)火腔室進(jìn)行點(diǎn)火啟動(dòng)。同樣的，氧化劑集液模塊、噴注腔室、點(diǎn)火腔室和燃燒室模塊依次連通，并且至少兩個(gè)相鄰的模塊之間通過環(huán)形凸臺(tái)、環(huán)形凹槽和環(huán)形密封圈進(jìn)行定位與密封連通。

進(jìn)一步，所述噴注腔室包括噴注殼體和噴注面板；所述噴注面板上設(shè)置有多個(gè)平直的直噴通孔，所述噴注面板內(nèi)置于所述噴注殼體；所述噴注殼體的一側(cè)端面與所述氧化劑集液模塊密封連接，另一端與所述點(diǎn)火腔室密封連接，使氧化劑從所述氧化劑集液模塊經(jīng)由所述直噴通孔噴注霧化后進(jìn)入所述點(diǎn)火腔室。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：噴注殼體用于實(shí)現(xiàn)密封連接，而噴注面板上設(shè)置直噴通孔用于實(shí)現(xiàn)氧化劑的直流霧化和噴注。

進(jìn)一步，所述噴注腔室包括噴注殼體、離心噴嘴殼體和離心噴嘴堵蓋；所述離心噴嘴殼體和所述離心噴嘴堵蓋連接形成內(nèi)置于所述噴注殼體的離心腔室；所述離心腔室的側(cè)壁設(shè)置有多個(gè)相對于所述離心腔室軸線渦旋的離心通孔；所述噴注殼體的一側(cè)端面與所述氧化劑集液模塊密封連接，另一端與所述點(diǎn)火腔室密封連接，使氧化劑從所述氧化劑集液模塊經(jīng)由所述離心通孔噴注霧化后進(jìn)入所述點(diǎn)火腔室。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：噴注殼體用于實(shí)現(xiàn)密封連接，而離心噴嘴殼體和離心噴嘴堵蓋安裝后形成離心腔室，通過離心通孔實(shí)現(xiàn)氧化劑的離心霧化和噴注。

可選地，所述點(diǎn)火模塊包括催化床腔室，所述氧化劑集液模塊、所述催化床腔室和燃燒室模塊依次連通。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：催化床腔室內(nèi)置催化劑，用于液體氧化劑的催化，通常用于液體氧化劑過氧化氫或氧化亞氮的催化。催化效果等同點(diǎn)火，可將氧化劑催化后產(chǎn)生高溫氣體噴注至燃燒室模塊參與燃燒反應(yīng)。

進(jìn)一步，還包括二次噴注模塊；所述二次噴注模塊設(shè)置于所述燃燒室模塊和所述后封頭模塊之間。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：二次噴注模塊在燃燒室模塊和后封頭模塊之間將氧化劑噴注霧化，增強(qiáng)氧化劑與固體燃料的摻混，提高燃燒效率。

進(jìn)一步，還包括前燃室模塊、后燃室模塊；所述前燃室模塊設(shè)置于所述燃燒室模塊的前端；所述后燃室模塊設(shè)置于所述燃燒室模塊的后端。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：前燃室模塊和后燃室模塊分別設(shè)置于燃燒室模塊的前后端，內(nèi)置有絕熱層，使得燃燒室中間形成高溫回流區(qū)，增強(qiáng)燃燒室的燃燒穩(wěn)定性，提高燃燒效率。另外，后燃室模塊通常設(shè)置參數(shù)測量組件，以檢測燃燒室內(nèi)壓力、溫度變化情況。

進(jìn)一步，還包括擾流模塊；所述擾流模塊設(shè)置于所述燃燒室模塊的前端、后端或者中段。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于：擾流模塊設(shè)置擾流孔，可布置在燃燒室中藥柱前端、藥柱中間或者藥柱后端的任何位置，同樣起到促進(jìn)氧化劑與燃料的摻混，提高燃燒效率的效果。