[發(fā)明專利]一種過氧化氫推力室和發(fā)動機(jī)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210281767.0
• 申請日: 2022-03-21
• 公開（公告）號: CN114876671A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 凌前程;王化余;李龍飛;李光熙;宋大亮;卞香港;章榮軍;金丹
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/62
• 分類號: F02K9/62;F02K9/64;F02K9/52
• 代理公司: 北京知迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11628
• 代理人: 張子寬

本申請公開一種過氧化氫推力室和發(fā)動機(jī)，涉及航天發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，過氧化氫推力室包括沿預(yù)設(shè)方向順次密封連接的分解器、分配均流器、氣液噴注器和燃燒器，分配均流器具有中心區(qū)域和環(huán)繞在中心區(qū)域外的環(huán)形區(qū)域，在中心區(qū)域間隔分布有多個第一通氣孔，在環(huán)形區(qū)域環(huán)形間隔分布有多個第二通氣孔；氣液噴注器具有燃料通道、燃燒通道和節(jié)流通道，節(jié)流通道圍繞在燃燒通道四周，燃料通道與燃燒通道連通；燃燒器包括套疊在一起的內(nèi)襯和外殼，內(nèi)襯的內(nèi)部為燃燒內(nèi)腔，內(nèi)襯和外殼之間具有多個在周向上間隔分布的螺旋通道；多個第一通氣孔、燃燒通道和燃燒內(nèi)腔順次連通，環(huán)形區(qū)域與氣液噴注器之間形成有環(huán)形腔，環(huán)形腔、節(jié)流通道和多個螺旋通道順次連通。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及航天發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種過氧化氫推力室和發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)

在航天發(fā)動機(jī)領(lǐng)域中，對發(fā)動機(jī)的推力室進(jìn)行冷卻關(guān)系到發(fā)動機(jī)的使用安全性。

對于小推力、中低室壓、快響應(yīng)的過氧化氫推力室，由于其推力小、系統(tǒng)壓力低，用于冷卻的流量小，因此，實(shí)現(xiàn)良好冷卻推力室的技術(shù)難度更大。

傳統(tǒng)的過氧化氫推力室采用液膜冷卻，但是由于中小推力的過氧化氫推力室的混合比較高，燃料流量小，采用燃料液膜冷卻會使得比沖性能大大降低，且冷卻孔加工難(即難以獲得小內(nèi)徑的冷卻孔)、均勻性控制差；而且采用過氧化氫液膜冷卻的方法還存在可重復(fù)使用性差、熱分解爆炸風(fēng)險、安全性不足的缺點(diǎn)。因此不適用于中小推力的過氧化氫推力室。

發(fā)明內(nèi)容

本申請的目的在于提供一種過氧化氫推力室，該過氧化氫推力室具有冷卻效果好，密度比沖高的優(yōu)點(diǎn)。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N過氧化氫推力室，包括沿預(yù)設(shè)方向順次密封連接的分解器、分配均流器、氣液噴注器和燃燒器，分配均流器具有中心區(qū)域和環(huán)繞在中心區(qū)域外的環(huán)形區(qū)域，在中心區(qū)域間隔分布有多個第一通氣孔，在環(huán)形區(qū)域環(huán)形間隔分布有多個第二通氣孔；

氣液噴注器具有燃料通道、燃燒通道和節(jié)流通道，節(jié)流通道圍繞在燃燒通道四周，燃料通道與燃燒通道連通，外殼具有收斂區(qū)和咽喉區(qū)，燃燒內(nèi)腔、收斂區(qū)和咽喉區(qū)沿預(yù)設(shè)方向順次分布；

燃燒器包括套疊在一起的內(nèi)襯和外殼，內(nèi)襯的內(nèi)部為燃燒內(nèi)腔，內(nèi)襯和外殼之間具有多個在周向上間隔分布的螺旋通道；

多個第一通氣孔、燃燒通道和燃燒內(nèi)腔順次連通，

環(huán)形區(qū)域與氣液噴注器之間形成有環(huán)形腔，環(huán)形腔與節(jié)流通道連通，節(jié)流通道和多個螺旋通道連通。

采用上述技術(shù)方案的情況下，過氧化氫進(jìn)入分解器后，分解為高溫的氧氣和水蒸氣，然后一部分經(jīng)過分配均流器上的第二通氣孔、氣液噴注器的節(jié)流通道進(jìn)入到內(nèi)襯和外殼之間的螺旋通道中，然后從螺旋通道出來到達(dá)燃燒內(nèi)腔的后方(即收斂區(qū))；另一部分經(jīng)過分配均流器上的第一通氣孔、氣液噴注器的燃燒通道進(jìn)入到燃燒內(nèi)腔中；而燃料經(jīng)過氣液噴注器的燃料通道進(jìn)入到燃燒通道中，與燃燒通道中的過氧化氫分解氣體混合后自發(fā)點(diǎn)火，并一同進(jìn)入到燃燒內(nèi)腔中，在燃燒內(nèi)腔中繼續(xù)燃燒。

一方面，分配均流器上的第一通氣孔和第二通氣孔可以實(shí)現(xiàn)對過氧化氫分解氣體的分流、均流和降壓降溫目標(biāo)。即：使一部分過氧化氫分解氣體進(jìn)入到螺旋通道中，另一部分進(jìn)入到燃燒內(nèi)腔中，達(dá)到分流目的；多個環(huán)形分布的第二通氣孔可以使過氧化氫分解氣體均勻分布地進(jìn)入到螺旋通道中，從螺旋通道中盤旋噴出后，可以形成冷卻氣膜均分布在收斂區(qū)的四周，多個第一通氣孔可以使過氧化氫分解氣體均勻分布地進(jìn)入到燃燒通道，達(dá)到均流的目的；設(shè)置第一通氣孔和第二通氣孔后，與分解器相比，分配均流器允許過氧化氫分解氣體通過的有效截面積減小，從而可以起到節(jié)流的作用，達(dá)到降溫、降壓目的，使過氧化氫分解氣體降溫、降壓后進(jìn)入到螺旋通道和燃燒通道。

經(jīng)過氣液噴注器的節(jié)流通道后，過氧化氫分解氣體再次降溫降壓，而且節(jié)流通道中的過氧化氫分解氣體可以與燃料通道中的燃料進(jìn)行熱交換，達(dá)到降溫降壓的目的，還可以加熱燃料，有利于燃料霧化和自發(fā)點(diǎn)火。