[发明专利]一种地面试验用模块化固液混合火箭发动机

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天发动机技术领域，尤其涉及一种地面试验用模块化固液混合火箭发动机。

背景技术

固液混合火箭发动机是指燃烧剂为固体而氧化剂为液体的发动机。从性能上说，固液混合火箭发动机的比冲高于固体火箭发动机，低于高能液体发动机，与可贮存的液体发动机相当，具有结构简单紧凑的优点。

现有的试验用固液混合火箭发动机，缺少统一的规范要求，复用性差，导致试验成本较高。并且，不利于不同试验的数据对比，不利于试验值跟理论研究、数值仿真结果的对比。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地面试验用模块化固液混合火箭发动机，以解决现有技术中的地面试验用固液混合火箭发动机存在的复用性差、试验成本高、不利于试验数据对比等问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种地面试验用模块化固液混合火箭发动机，包括依次连通的氧化剂集液模块、点火模块、燃烧室模块、后封头模块和喷管模块；所述氧化剂集液模块、所述点火模块、所述燃烧室模块、所述后封头模块和所述喷管模块依次可拆卸连通。

进一步，所述氧化剂集液模块、所述点火模块、所述燃烧室模块、所述后封头模块与所述喷管模块至少有两个相邻的模块之间通过相互配合的环形凸台、环形凹槽和环形密封圈密封连通。该技术方案的技术效果在于：当氧化剂集液模块与点火模块密封连通时，氧化剂集液模块的连接端面设置环形凸台，而点火模块的连接端面设置环形凹槽，且环形凹槽内部放置环形密封圈。将环形凸台配合卡入该环形凹槽并抵接环形密封圈，使得氧化剂集液模块的连接端面与点火模块的连接端面贴合连接，形成氧化剂集液模块内腔、点火模块的内腔均与外部空间密封隔绝的结构。

进一步，所述点火模块包括喷注腔室和点火腔室，所述氧化剂集液模块、所述喷注腔室、所述点火腔室和所述燃烧室模块依次连通。该技术方案的技术效果在于：来自氧化剂集液模块的氧化剂在喷注腔室实现喷注和雾化，然后进入点火腔室进行点火启动。同样的，氧化剂集液模块、喷注腔室、点火腔室和燃烧室模块依次连通，并且至少两个相邻的模块之间通过环形凸台、环形凹槽和环形密封圈进行定位与密封连通。

进一步，所述喷注腔室包括喷注壳体和喷注面板；所述喷注面板上设置有多个平直的直喷通孔，所述喷注面板内置于所述喷注壳体；所述喷注壳体的一侧端面与所述氧化剂集液模块密封连接，另一端与所述点火腔室密封连接，使氧化剂从所述氧化剂集液模块经由所述直喷通孔喷注雾化后进入所述点火腔室。该技术方案的技术效果在于：喷注壳体用于实现密封连接，而喷注面板上设置直喷通孔用于实现氧化剂的直流雾化和喷注。

进一步，所述喷注腔室包括喷注壳体、离心喷嘴壳体和离心喷嘴堵盖；所述离心喷嘴壳体和所述离心喷嘴堵盖连接形成内置于所述喷注壳体的离心腔室；所述离心腔室的侧壁设置有多个相对于所述离心腔室轴线涡旋的离心通孔；所述喷注壳体的一侧端面与所述氧化剂集液模块密封连接，另一端与所述点火腔室密封连接，使氧化剂从所述氧化剂集液模块经由所述离心通孔喷注雾化后进入所述点火腔室。该技术方案的技术效果在于：喷注壳体用于实现密封连接，而离心喷嘴壳体和离心喷嘴堵盖安装后形成离心腔室，通过离心通孔实现氧化剂的离心雾化和喷注。

可选地，所述点火模块包括催化床腔室，所述氧化剂集液模块、所述催化床腔室和燃烧室模块依次连通。该技术方案的技术效果在于：催化床腔室内置催化剂，用于液体氧化剂的催化，通常用于液体氧化剂过氧化氢或氧化亚氮的催化。催化效果等同点火，可将氧化剂催化后产生高温气体喷注至燃烧室模块参与燃烧反应。

进一步，还包括二次喷注模块；所述二次喷注模块设置于所述燃烧室模块和所述后封头模块之间。该技术方案的技术效果在于：二次喷注模块在燃烧室模块和后封头模块之间将氧化剂喷注雾化，增强氧化剂与固体燃料的掺混，提高燃烧效率。

进一步，还包括前燃室模块、后燃室模块；所述前燃室模块设置于所述燃烧室模块的前端；所述后燃室模块设置于所述燃烧室模块的后端。该技术方案的技术效果在于：前燃室模块和后燃室模块分别设置于燃烧室模块的前后端，内置有绝热层，使得燃烧室中间形成高温回流区，增强燃烧室的燃烧稳定性，提高燃烧效率。另外，后燃室模块通常设置参数测量组件，以检测燃烧室内压力、温度变化情况。

进一步，还包括扰流模块；所述扰流模块设置于所述燃烧室模块的前端、后端或者中段。该技术方案的技术效果在于：扰流模块设置扰流孔，可布置在燃烧室中药柱前端、药柱中间或者药柱后端的任何位置，同样起到促进氧化剂与燃料的掺混，提高燃烧效率的效果。