[实用新型]一种高承压预燃室头部壳体结构

说明书

本实用新型公开了一种高承压预燃室头部壳体结构，包括顶盖、二底、燃料集合器、身部和一底，本实用新型预燃室头部壳体采用球形结构，改善身部的局部工作环境，提高了预燃室头部整体承压能力和结构可靠性，有助于燃料集合器的结构布置；身部采用变壁厚设计，在燃料集合器包络范围内身部上均匀设置径向通孔，使一部分燃料通过径向通孔直接进入燃烧室，与高温燃气掺混，以改善燃烧室出口温度场均匀性，同时减少了扰流环、格栅和身部拐弯等结构，有效降低了预燃室重量。

技术领域

本实用新型涉及一种高承压预燃室头部壳体结构，可用于液体火箭发动机领域。

背景技术

预燃室作为液体火箭发动机的关键部件，其用途是将进入预燃室的氧化剂和燃料以一定混合比进行燃烧，产生高温燃气驱动涡轮泵。

现有预燃室/燃气发生器燃料流量较小，通常在燃料腔外侧设计与燃料腔高度相当的集合器，随着液体火箭发动机推力的逐渐增大，预燃室的流量以及压力也会逐步提高。这给预燃室的结构设计带来了新的问题：预燃室流量增大会导致燃料进口管道直径的增大，进而使得预燃室燃料集合器不易布置；预燃室压力的提高要求预燃室头部壳体具备足够的承压能力，按照常规的设计方式，预燃室头部壳体的壁厚会显著增加，这会导致预燃室的重量超重。

随着流量增大，预燃室出口温度均匀性也不易保证。目前，为了保证预燃室出口温度均匀性，一般在燃烧室身部采用扰流环或格栅的措施，或身部拐弯的措施，这样一方面结构较复杂，造成整体重量增加，另一方面，扰流环或格栅可能出现烧蚀的故障。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种高承压预燃室头部壳体结构，以提高预燃室头部整体可靠性，同时减轻预燃室重量，改善预燃室出口温度均匀性。

本实用新型的技术解决方案是：

一种高承压预燃室头部壳体结构，包括顶盖、二底、燃料集合器、身部和一底，顶盖、二底、燃料集合器依次连接，外表形成球面结构，身部置于燃料集合器内侧，身部的上端与二底连接，身部的下端外侧与燃料集合器连接，身部、二底、一底、燃料集合器之间形成燃料腔，顶盖与二底之间形成氧化剂腔；

燃料集合器与二底和身部连接处的壳体较其他处增厚1.2-1.5倍，燃料集合器包络范围内身部的壳体厚度为其他处的0.5-0.75倍；

在燃料集合器包络范围内身部上均匀设置径向通孔，用于使一部分燃料通过径向通孔直接进入燃烧室。

在燃料集合器包络范围内身部上均匀设置的径向通孔呈1-3排分布。

径向通孔呈2-3排时，为交错分布。

还包括氧化剂法兰、燃料法兰，氧化剂法兰与顶盖连接，用于向氧化剂腔中供入氧化剂；燃料法兰与燃料集合器连接，用于向燃料腔中供入燃料。

氧化剂法兰与预燃室中轴线呈30°-60°。

燃料法兰与预燃室中轴线呈90°。

顶盖、二底、燃料集合器、身部、氧化剂法兰、燃料法兰材料均为抗拉强度不低于1200MPa的镍基合金。

球面结构承压不小于20MPa。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

(1)本实用新型预燃室头部壳体采用球形结构，改善身部的局部工作环境，提高了预燃室头部整体承压能力和结构可靠性，有助于燃料集合器的结构布置,同时减轻预燃室重量；

(2)本实用新型预燃室燃料集合器上下两端采用壁面增厚设计，有助于改善连接部位强度，防止局部开裂造成燃料泄漏；