[實用新型]一種高承壓預燃室頭部殼體結構

有效

• 申請號: 201721626483.1
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN207598371U
• 公開（公告）日: 2018-07-10
• 發明（設計）人: 潘剛;丁兆波;牛旭東;潘亮;馬志瑜;盧明;孫紀國;鄭孟偉;劉紅珍;張晉博;許曉勇;劉倩;孔維鵬
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/62
• 分類號: F02K9/62
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 任林沖

本實用新型公開了一種高承壓預燃室頭部殼體結構，包括頂蓋、二底、燃料集合器、身部和一底，本實用新型預燃室頭部殼體采用球形結構，改善身部的局部工作環境，提高了預燃室頭部整體承壓能力和結構可靠性，有助于燃料集合器的結構布置；身部采用變壁厚設計，在燃料集合器包絡范圍內身部上均勻設置徑向通孔，使一部分燃料通過徑向通孔直接進入燃燒室，與高溫燃氣摻混，以改善燃燒室出口溫度場均勻性，同時減少了擾流環、格柵和身部拐彎等結構，有效降低了預燃室重量。

技術領域

本實用新型涉及一種高承壓預燃室頭部殼體結構，可用于液體火箭發動機領域。

背景技術

預燃室作為液體火箭發動機的關鍵部件，其用途是將進入預燃室的氧化劑和燃料以一定混合比進行燃燒，產生高溫燃氣驅動渦輪泵。

現有預燃室/燃氣發生器燃料流量較小，通常在燃料腔外側設計與燃料腔高度相當的集合器，隨著液體火箭發動機推力的逐漸增大，預燃室的流量以及壓力也會逐步提高。這給預燃室的結構設計帶來了新的問題：預燃室流量增大會導致燃料進口管道直徑的增大，進而使得預燃室燃料集合器不易布置；預燃室壓力的提高要求預燃室頭部殼體具備足夠的承壓能力，按照常規的設計方式，預燃室頭部殼體的壁厚會顯著增加，這會導致預燃室的重量超重。

隨著流量增大，預燃室出口溫度均勻性也不易保證。目前，為了保證預燃室出口溫度均勻性，一般在燃燒室身部采用擾流環或格柵的措施，或身部拐彎的措施，這樣一方面結構較復雜，造成整體重量增加，另一方面，擾流環或格柵可能出現燒蝕的故障。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題是：為克服現有技術的不足，提供一種高承壓預燃室頭部殼體結構，以提高預燃室頭部整體可靠性，同時減輕預燃室重量，改善預燃室出口溫度均勻性。

本實用新型的技術解決方案是：

一種高承壓預燃室頭部殼體結構，包括頂蓋、二底、燃料集合器、身部和一底，頂蓋、二底、燃料集合器依次連接，外表形成球面結構，身部置于燃料集合器內側，身部的上端與二底連接，身部的下端外側與燃料集合器連接，身部、二底、一底、燃料集合器之間形成燃料腔，頂蓋與二底之間形成氧化劑腔；

燃料集合器與二底和身部連接處的殼體較其他處增厚1.2-1.5倍，燃料集合器包絡范圍內身部的殼體厚度為其他處的0.5-0.75倍；

在燃料集合器包絡范圍內身部上均勻設置徑向通孔，用于使一部分燃料通過徑向通孔直接進入燃燒室。

在燃料集合器包絡范圍內身部上均勻設置的徑向通孔呈1-3排分布。

徑向通孔呈2-3排時，為交錯分布。

還包括氧化劑法蘭、燃料法蘭，氧化劑法蘭與頂蓋連接，用于向氧化劑腔中供入氧化劑；燃料法蘭與燃料集合器連接，用于向燃料腔中供入燃料。

氧化劑法蘭與預燃室中軸線呈30°-60°。

燃料法蘭與預燃室中軸線呈90°。

頂蓋、二底、燃料集合器、身部、氧化劑法蘭、燃料法蘭材料均為抗拉強度不低于1200MPa的鎳基合金。

球面結構承壓不小于20MPa。

本實用新型與現有技術相比的優點在于：

(1)本實用新型預燃室頭部殼體采用球形結構，改善身部的局部工作環境，提高了預燃室頭部整體承壓能力和結構可靠性，有助于燃料集合器的結構布置,同時減輕預燃室重量；

(2)本實用新型預燃室燃料集合器上下兩端采用壁面增厚設計，有助于改善連接部位強度，防止局部開裂造成燃料泄漏；