[发明专利]一种斜槽式针栓喷注器头部结构

说明书

一种斜槽式针栓喷注器头部结构，涉及针栓变推力发动机设计领域；包括针栓喷头、中心杆、密封结构、外环盖板、喷注器壳体、n个径向喷嘴接头和轴向喷嘴接头；其中，喷注器壳体为柱状结构；针栓喷头轴向竖直固定设置在喷注器壳体的低端中部；中心杆轴向竖直固定安装在针栓喷头的顶端；密封结构设置在针栓喷头与中心杆的连接处，实现密封；外环盖板为环状结构；外环盖板固定安装在喷注器壳体的低部；n个径向喷嘴接头沿轴向水平均匀设置在喷注器壳体的侧壁处；且n个径向喷嘴接头与喷注器壳体内腔连通；轴向喷嘴接头竖直固定安装在中心杆的顶端；本发明降低了针栓喷注器结构参数的匹配难度，提高了针栓工作可靠性和地面冷热态实验的便捷性。

技术领域

本发明涉及一种针栓变推力发动机设计领域，特别是一种斜槽式针栓喷注器头部结构。

背景技术

变推力液体火箭发动机技术可以适应推进装置的可回收重复使用；适应载人航天主动飞行段宇航员的过载控制；适应空间航天器交会对接及最优化轨道控制；适应导弹多次变推分导动力系统控制；适应月球、火星等地外天体的软着陆。相较于常用的离心或直流式喷嘴，针栓式喷注器具有喷注参数可深度调节的突出优势，在美国多型发动机、我国的登月发动机中都有应用，未来可回收式重复使用发动机对于推力深度调节有确定的需求。针栓发动机是变推力液体火箭发动机最常用的形式，针栓喷注器是针栓变推力发动机的核心部件，针栓喷注器头部结构设计对发动机雾化、燃烧性能具有重要影响。

目前，普通针栓喷注器喷孔构型为直槽或异型槽结构，在喷注器设计时，推进剂流量、下漏率、喷孔间距、针栓调节行程、针栓头部结构强度等各种设计参数的关联性极强，喷注器设计难度大；普通针栓喷注器头部构型复杂，针栓头部和遮槽板配合面存在泄漏风险，工艺要求高，喷注器加工难度大。在开展雾化燃烧等基础研究时，针栓喷注器地面试验件常常采用固定喷孔尺寸的针栓喷注器，导致喷注器工作特性与实际可调针栓喷注器产品存在一定差异。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种斜槽式针栓喷注器头部结构，降低了针栓喷注器结构参数的匹配难度，提高了针栓工作可靠性和地面冷热态实验的便捷性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种斜槽式针栓喷注器头部结构，包括针栓喷头、中心杆、密封结构、外环盖板、喷注器壳体、n个径向喷嘴接头和轴向喷嘴接头；其中，喷注器壳体为柱状结构；针栓喷头轴向竖直固定设置在喷注器壳体的低端中部；中心杆轴向竖直固定安装在针栓喷头的顶端；密封结构设置在针栓喷头与中心杆的连接处，实现密封；外环盖板为环状结构；外环盖板固定安装在喷注器壳体的低部；n个径向喷嘴接头沿轴向水平均匀设置在喷注器壳体的侧壁处；且n个径向喷嘴接头与喷注器壳体内腔连通；轴向喷嘴接头竖直固定安装在中心杆的顶端；n为正整数。

在上述的一种斜槽式针栓喷注器头部结构，所述针栓喷头轴向底端的侧壁处设置有m个狭缝；m个狭缝沿针栓喷头周向均匀分布；m为正整数且8≤m≤100；1≤n≤4。

在上述的一种斜槽式针栓喷注器头部结构，所述狭缝为矩形通孔结构；狭缝短边长度为0.5-3mm，长边长度为1-6mm。

在上述的一种斜槽式针栓喷注器头部结构，所述m个狭缝相互平行；狭缝与针栓喷头竖直轴线的夹角为0°-90°。

在上述的一种斜槽式针栓喷注器头部结构，斜槽式针栓喷注器的工作过程为：

其中一种外部推进剂从纵向接头进入，经中心杆的内腔进入针栓喷头，随后外部推进剂从针栓喷头侧壁的m个狭缝喷出；

另一种外部推进剂从n个径向喷嘴接头进入，经喷注器壳体内腔到外环盖板上端，从针栓喷头外壁与外环盖板形成的环状喷嘴喷出；两种外部推进剂在喷注器外撞击实现雾化混合。