[发明专利]液体火箭发动机的一体化喷注器

说明书

本发明涉及一种液体火箭发动机的一体化喷注器，包括底板、外筒、燃料喷嘴、氧化剂喷嘴、涡流器和均流固定器，外筒具有中心轴，中心轴与外筒筒壁之间通过环形横板连接，环形横板将外筒内腔分为上腔和下腔；下腔的侧壁上设置多个燃料通孔，底部连接底板；底板上设置多个燃料喷嘴固定孔，环形横板上设置多个氧化剂喷嘴固定孔；燃料喷嘴和氧化剂喷嘴相适应的连接在每一对燃料喷嘴固定孔和氧化剂喷嘴固定孔之间；并在燃料喷嘴内壁和氧化剂喷嘴外壁之间形成燃料环形通道；氧化剂喷嘴顶端嵌入涡流器；上腔内设置均流固定器，均流固定器通过多个立柱一一对应固定每个涡流器。本发明简化了涡流器的固定结构，同时提高了氧化剂的流动均匀性。

技术领域

本发明涉及火箭发动机喷注器技术领域，尤其涉及一种液体火箭发动机的一体化喷注器。

背景技术

火箭发动机的发展方向是简化结构以提高发动机可靠性，同时保证发动机性能。

传统的火箭发动机喷注器采用同轴离心结构，包括同轴切向孔式离心喷注器和同轴涡流器式离心喷注器，所述离心喷注器通过切向孔或涡流器实现氧化剂的旋流、雾化；再通过氧化剂喷嘴与燃料喷嘴间的环缝实现燃料的轴向喷出；其中氧化剂喷嘴出口相对燃料喷嘴出口有一定距离的缩进，使雾化的氧化剂在高速喷出的燃料带动下进一步雾化，二者充分混合后燃烧。上述两种形式喷注器的氧化剂和燃料采用分体式结构实现输送，其分体式结构需要分别进行固定，因此整体结构相对复杂。

对于现有的同轴切向孔式离心喷注器，还存在如下缺点：

一、可靠性相对较差：其氧化剂喷嘴上部靠翻边固定，在发动机起动或者关机时，容易在压力峰的作用下导致翻边失效，进而造成喷注器不能正常工作；

二、适应性较差：工作范围相对较窄，不能适应大范围工况地变化；燃烧效率在大范围变工况时较低，限制了火箭发动机的性能提升。

对于现有同轴涡流器式离心喷注器来说，其相比于同轴切向孔式离心喷注器能适应大范围的工况变化，但是涡流器固定方式复杂，造成液体流动均匀性较差。

因此，针对以上不足，需要提供一种结构更加简化的喷注器，以提高发动机运行可靠性；同时使液体流动均匀性更好，燃烧效率提高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中喷注器的涡流器固定方式复杂，造成氧化剂流动均匀性较差的缺陷，提供一种液体火箭发动机的一体化喷注器。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液体火箭发动机的一体化喷注器，包括：底板、外筒、燃料喷嘴、氧化剂喷嘴、涡流器和均流固定器，

所述外筒具有中心轴，中心轴与外筒筒壁之间通过环形横板连接，环形横板将外筒内腔分为上腔和下腔；所述下腔的侧壁上均匀设置多个燃料通孔，下腔的底部连接底板；

底板上均匀设置多个燃料喷嘴固定孔，环形横板上均匀设置多个氧化剂喷嘴固定孔，氧化剂喷嘴固定孔与燃料喷嘴固定孔的位置一一对应；燃料喷嘴和氧化剂喷嘴相适应的连接在每一对燃料喷嘴固定孔和氧化剂喷嘴固定孔之间；并在燃料喷嘴内壁和氧化剂喷嘴外壁之间形成燃料环形通道；

氧化剂喷嘴顶端嵌入涡流器；所述上腔内设置均流固定器，均流固定器通过多个立柱一一对应固定每个涡流器。

在根据本发明所述的液体火箭发动机的一体化喷注器中，所述中心轴上设置中心轴向孔。

在根据本发明所述的液体火箭发动机的一体化喷注器中，所述燃料喷嘴呈圆筒形，燃料喷嘴包括上分段和下分段，所述下分段的侧壁上沿圆周方向均匀设置多个径向燃料入口；所述下分段的内径大于上分段的内径。

在根据本发明所述的液体火箭发动机的一体化喷注器中，所述氧化剂喷嘴呈具有阶梯形外轮廓的圆筒形，包括涡流器安放段和插接固定段，涡流器安放段的外径大于安插固定段的外径；涡流器安放段的内腔与插接固定段的内腔之间通过过渡段逐渐缩小内径。