[發明專利]混合噴注器及小型液體火箭發動機

在審

• 申請號: 201810556674.8
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108691692A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 楊慶春;屈原;朱韶華;徐旭
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F02K9/52
• 分類號: F02K9/52
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王正楠

本發明涉及液體火箭發動機技術領域，尤其是涉及一種混合噴注器及小型液體火箭發動機。所述混合噴注器包括殼體、蓋板和芯體；殼體內設置有氧化劑腔和燃料腔；氧化劑腔為環狀，且氧化劑腔環繞燃料腔設置。蓋板蓋設于殼體上端面上并與殼體相焊接，用于使氧化劑腔密封；芯體設置于燃料腔內，芯體能夠使燃料腔內的燃料旋流離心。殼體的下端面為面板，面板上對應燃料腔處和氧化劑腔處開設有燃料噴嘴和氧化劑噴嘴，燃料腔內經芯體旋流離心的燃料通過燃料噴嘴噴出，氧化劑腔內的氧化劑能夠通過氧化劑噴嘴噴出。本發明的混合噴注器通過增加燃料噴嘴芯體結構實現燃料離心式噴注，與直流式氧噴嘴組成混合噴注方式，霧化效果好，燃燒效率較高。

技術領域

本發明涉及液體火箭發動機技術領域，尤其是涉及一種混合噴注器及小型液體火箭發動機。

背景技術

小型液體火箭發動機在很多航天器控制方面扮演著極其重要的角色，它可以為衛星和宇宙飛船的變軌、交會對接以及姿態控制等提供動力，還可以用于主發動機的啟動保證系統以及飛行器軟著陸系統等，發展小型液體火箭發動機是目前航天動力控制研究領域的一個重要方向。

噴注器是液體火箭發動機極其重要的組成部分，直接關系到推進劑的噴注、霧化以及混合，從而影響發動機的燃燒穩定性以及燃燒效率。由于小型液體火箭發動機推進劑流量較小，頭部尺寸小，噴嘴數量也會受到限制，因此要保證推進劑組元混合良好且燃燒完全具有很大困難，這對噴注器的設計提出了極大的挑戰性。REA20-4發動機采用了由多根毛細管組成的噴注器，可以保證推進劑噴射速度低且均勻分布；R-1E-3發動機采用了氧化劑與燃料互擊的雙組元互擊式噴嘴；RS-2101C發動機采用了雙組元互擊直流式噴嘴，噴嘴沿同一圓周排列。然而以上幾種方案的噴注器結構均較為復雜，對于小型液體火箭發動機通用性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混合噴注器及小型液體火箭發動機，以解決現有技術中噴注器結構均較為復雜，對于小型液體火箭發動機通用性較差的技術問題。

本發明提供了一種混合噴注器，包括殼體、蓋板和芯體；

所述殼體內設置有氧化劑腔和燃料腔，所述氧化劑腔環繞所述燃料腔設置；所述蓋板蓋設于所述殼體上端面上，用于使所述氧化劑腔密封；所述氧化劑腔用于盛裝氧化劑，所述燃料腔用于盛裝燃料；所述芯體設置于所述燃料腔內，用于使所述燃料腔內的燃料進行旋流離心噴注。

進一步地，所述芯體包括順次連接的安裝部、連接部、導流部和旋流部；所述安裝部為圓凸臺狀結構；所述連接部的外壁上設置有半螺紋，所述連接部的兩端為錐形收縮式結構；所述導流部為柱狀結構；所述旋流部為錐臺狀結構，且所述旋流部上設置有旋流槽。

進一步地，所述旋流槽的數量為三個，三個所述旋流槽均勻分布于所述旋流部上，且所述旋流槽的型面為曲面。

進一步地，所述旋流部的椎頂角為45°-60°。

進一步地，所述燃料腔呈柱狀；所述燃料腔的一端設置有燃料入口，且所述燃料入口處設置有凸臺，所述凸臺用于連接燃料接管嘴；所述燃料腔內壁設置有內螺紋，所述內螺紋與所述芯體連接部的半螺紋相適配；所述燃料腔的另一端設置有燃料噴嘴，且所述燃料噴嘴處設置有錐臺式收縮口，所述錐臺式收縮口與所述芯體的旋流部相匹配。

進一步地，所述氧化劑腔呈環狀，所述氧化劑腔的側部開設有氧化劑入口，所述氧化劑腔底部均勻開設有多個氧化劑噴嘴。

進一步地，所述殼體內還設置有點火器孔，所述點火器孔用于安裝點火器，且所述點火器孔與各個所述氧化劑噴嘴的中心位于同一圓周上。

進一步地，所述殼體底部邊緣設置有密封凸臺，用于與燃燒室密封連接。

進一步地，所述殼體上設置有多個螺栓定位孔，用于對所述混合噴注器進行軸向定位。

本發明還提供了一種小型液體火箭發動機，包括上述任一技術方案所述的混合噴注器。