[發明專利]自增壓固液混合發動機

在審

• 申請號: 202011057347.1
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112160848A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 劉林林;何翔;胡松啟;魏祥庚
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: F02K9/08
• 分類號: F02K9/08;F02K9/32;F02K9/34;F02K9/40;F02K9/97;F02K9/95
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

1.一種自增壓固液混合發動機，包括發動機前端蓋(6)、燃燒室殼體(7)、燃燒室絕熱層(8)、燃燒室(9)、燃料藥柱(10)和后燃燒室及噴管(11)，所述發動機前端蓋(6)、后燃燒室及噴管(11)分別設置于燃燒室(9)的兩端，燃燒室(9)的外周面依次包覆有燃燒室絕熱層(8)和燃燒室殼體7；燃料藥柱(10)設置于燃燒室(9)內；其特征在于：還包括氧化劑貯箱(1)、氧化劑集液腔(13)、氧化劑輸送管路(14)和金屬軟管(16)；

所述氧化劑集液腔(13)為設置于后燃燒室及噴管(11)外圍的環形腔體，用于容納液體氧化劑，并通過吸收噴管處的熱量將氧化劑集液腔(13)內的液體氧化劑氣化；

所述氧化劑貯箱(1)的出口通過流量調節閥(5)與發動機前端蓋(6)的入口連接，用于向燃燒室(9)內按需通入氧化劑，進而調節發動機推力；氧化劑貯箱(1)的入口端安裝有三通管道(2)，三通管道(2)的一個接頭通過加注排出閥(3)與快插接頭(4)連接，用于向氧化劑貯箱1內加注液體氧化劑，另一個接頭依次通過金屬軟管(16)、氧化劑輸送管路(14)與氧化劑集液腔(13)連通；

所述發動機前端蓋(6)內設置有點火裝置，通過點火裝置對發動機進行點火，進而對燃燒室(9)內燃料藥柱(10)進行燃燒。

2.根據權利要求1所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述發動機前端蓋(6)一端為設置有階梯通孔的柱狀結構，端口處的外周面開有外螺紋，與流量調節閥(5)通過螺紋緊固；發動機前端蓋(6)另一端為擴張結構，端口處通過螺釘與燃燒室殼體7固定，并通過密封圈實現發動機前端蓋(6)和燃燒室殼體7之間的密封連接。

3.根據權利要求2所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述點火裝置設置于發動機前端蓋(6)的階梯通孔內，包括鋁片(17)、固體推進劑(18)、尖頭彈簧(19)、內六方螺母(20)；階梯通孔的小徑端為與流量調節閥(5)連接的一端，大徑端朝向擴張結構，階梯通孔內、大徑端和小徑端之間設置有環狀限位凸臺；鋁片(17)安裝于小徑端內，并位于環狀限位凸臺端面上，由流量調節閥(5)擰緊后壓緊，用于隔離氧化劑與固體燃料；階梯通孔的大徑端內依次安裝有固體推進劑(18)、尖頭彈簧(19)、內六方螺母(20)，內六方螺母(20)通過螺紋安裝于大徑端的端口處，將尖頭彈簧(19)壓置于內六方螺母(20)和固體推進劑(18)之間；點火時，固體推進劑(18)燃燒消耗，使得尖頭彈簧(19)復位產生彈力，刺破鋁片(17)，氧化劑進入燃燒室(9)，與燃料藥柱(10)發生燃燒反應。

4.根據權利要求3所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述尖頭彈簧(19)的尖部采用偏心式設計，用于為電發火管預留位置；以固體推進劑(18)的內孔和發動機前端蓋(6)的階梯通孔為導向，尖頭彈簧(19)的偏心尖頭沿其偏心軸產生固定位移，對鋁片(17)進行刺破。

5.根據權利要求1所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述后燃燒室及噴管(11)為發動機后燃燒室和噴管一體成型的結構，其一端與所述燃燒室(9)同軸固定密封連接，另一端設置有噴管。

6.根據權利要求1所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述氧化劑集液腔(13)是由發動機尾部焊接金屬擋板(12)形成的環形腔體，用于貯存液體氧化劑。

7.根據權利要求1所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述氧化劑輸送管路(14)上安裝有限流孔板(15)。

8.根據權利要求7所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述限流孔板(15)與氧化劑集液腔(13)之間的氧化劑輸送管路(14)分為兩條支路；加注時，液體氧化劑由三通管道(2)路經金屬軟管(16)和氧化劑輸送管路(14)進入氧化劑集液腔(13)。

9.根據權利要求1所述自增壓固液混合發動機，其特征在于：所述液體氧化劑為氧化亞氮N₂O，在0℃時，飽和蒸汽壓為3.3MPa；在20℃時，飽和蒸氣壓為5.24MPa。