[發明專利]一種氣膜冷卻層板式噴注器

在審

• 申請號: 201810169982.5
• 申請日: 2018-03-01
• 公開（公告）號: CN108343529A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 尹亮;劉偉強;沈斌賢;劉洪鵬;李開;張家奇;陳海;安通;姚霄;牟萬輝
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: F02K9/52
• 分類號: F02K9/52
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強

本發明涉及一種氣膜冷卻層板式噴注器，包括噴注器本體，該噴注器本體內設有與燃料供應源連通的燃料流道、與氧化劑供應源連通的氧化劑流道，所述燃料流道包括依次連通的燃料入口通道、輻射狀燃料分流腔和燃料分流通道，燃料分流通道的數量為多個，所述多個燃料分流通道沿燃料分流腔的中心軸線呈周向分布；所述氧化劑流道包括依次連通的氧化劑入口通道、氧化劑轉向腔、輻射狀氧化劑分流腔和氧化劑分流通道，氧化劑分流通道的數量為多個，所述燃料分流腔和氧化劑分流腔的中心軸線重合，所述多個氧化劑分流通道沿氧化劑分流腔的中心軸線呈周向分布。本發明采用氣膜冷卻方法對燃燒室身部及噴注器面板進行冷卻，可提高噴注器及發動機的使用壽命。

技術領域

本發明屬于液體火箭發動機推進技術領域，涉及一種用于小推力姿控發動機上的噴注器裝置，具體涉及一種采用頭部氣膜冷卻的層板式噴注器。

背景技術

在液體火箭發動機中，噴注器對推進劑霧化、混合、燃燒及穩定性等方面具有決定性作用。傳統噴注器一般采用三底兩腔結構，燃料與氧化劑分別具有各自的集液腔，集液腔容積會降低小推力發動機的穩定性，使響應特性變差，脈沖性能及比沖下降，甚至會產生排氣羽流污染對飛船或衛星硬件造成損壞。層板式噴注器是美國Aerojet公司在20世紀70年代研制的一種新型的液體火箭發動機噴注器，相比于傳統的噴注器，層板式噴注器采用層板光刻技術和層板真空擴散焊技術，突破了傳統機加工工藝的約束，能實現精確定位及尺寸要求。由于層板噴注器本身結構的特殊性，可保證燃料和氧化劑在噴注器流道內就開始進行撞擊、霧化和混合，從而縮短了燃燒距離，減小了發動機特征長度、結構尺寸和結構質量，獲得更高的燃燒效率；具有集液腔容積小，響應特性好，脈沖小，比沖大等特點。

噴注器是火箭發動機的重要部件，在其工作過程中由于受到燃燒室氣動熱的影響，使噴注器面板工作環境惡化而影響其正常工作甚至失效。對于層板式噴注器來說，由于層板厚度較小，層板與層板之間一般通過擴散焊連接而成，熱量在噴注器各層板間傳遞。相對于一般噴注器來說，層板噴注器燃燒距離更短，噴注面板受熱和機械載荷的影響更大，容易發生失效。

氣膜冷卻通過在噴注器周邊的冷卻孔或通過靠近頭部的集液腔孔引入冷卻劑或推進劑，在燃燒室壁面上形成均勻、穩定的冷卻液膜或氣膜保護層，對燃燒室內壁進行冷卻。對于層板式噴注器來說，由于其特殊的制造工藝及噴注方式，能有效減小發動機特征長度、結構尺寸和結構質量，獲得更高的燃燒效率。同時層板式噴注器還可實現精確流量控制和自冷卻功能。在層板式噴注器頭部布置一圈冷卻孔，采用氣膜冷卻方法對燃燒室內壁進行冷卻具有一定的實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣膜冷卻層板式噴注器，以燃燒室內壁及噴注器形成良好的冷卻保護。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：一種氣膜冷卻層板式噴注器，包括層板式噴注器本體，該噴注器本體內設有與燃料供應源連通的燃料流道、與氧化劑供應源連通的氧化劑流道，所述燃料流道包括依次連通的燃料入口通道、輻射狀燃料分流腔和燃料分流通道，燃料分流通道的數量為多個，所述多個燃料分流通道沿燃料分流腔的中心軸線呈周向分布；所述氧化劑流道包括依次連通的氧化劑入口通道、氧化劑轉向腔、輻射狀氧化劑分流腔和氧化劑分流通道，氧化劑分流通道的數量為多個，所述燃料分流腔和氧化劑分流腔的中心軸線重合，所述多個氧化劑分流通道沿氧化劑分流腔的中心軸線呈周向分布；所述燃料分流腔、氧化劑轉向腔、氧化劑分流腔在噴注器本體內的高度位置相互錯開，所述燃料分流通道位于氧化劑分流通道外側。

進一步地，所述噴注器本體包括依次堆疊的第三分流板、第四分流板、第五分流板、第六分流板、第七分流板、第八分流板和第九分流板，所述第三分流板上設有與燃料供應源連通的第三通孔A、與氧化劑供應源連通的第三通孔B；所述第四分流板上設有與第三通孔A同軸且連通的輻射狀燃料分流槽、與第三通孔B連通的第四通孔B；所述第五分流板上設有多個第五燃料分流孔和與第四通孔B連通的第五通孔B，所述多個第五燃料分流孔沿燃料分流槽的中心軸線呈周向分布且分別與燃料分流槽連通；