[发明专利]一种适应气液两相喷注的双通道支板喷注器

说明书

本发明涉及火箭基组合循环发动机技术领域，公开了一种适应气液两相喷注的双通道支板喷注器，包括主路通道和辅路通道，主路通道包括成排设置的主路喷注孔，与所有主路喷注孔连通的主路入口供油管；主路入口供油管为常开状态；辅路通道包括成排设置的辅路喷注孔，与所有辅路喷注孔连通的辅路入口供油管；主路喷注孔、辅路喷注孔设置在支板上；所有主路喷注孔与所有辅路喷注孔均不相通，辅路入口供油管上设置有辅路入口膜片阀。采用双燃料通道，使不同相态的燃料分别通过双燃料通道喷注，保证在适中的系统压力下支板的供油量，适应主动冷却燃烧室出口燃油的温度、密度、压力、相态大范围变化。

技术领域

本发明涉及火箭基组合循环发动机技术领域，尤其是一种适应气液两相喷注的双通道支板喷注器。

背景技术

火箭基组合循环(Rocket Based Combined Cycle：RBCC)发动机高飞行马赫数工作时，热流密度大，需要对燃烧室壁面采取防护措施，而采用燃料冷却燃烧室壁面是解决燃烧室热防护的有效手段，又由于RBCC发动机高马赫数飞行时燃烧室热流密度大，必须利用碳氢燃料在高温下裂解提供的化学热沉才能解决燃烧室热防护问题。

RBCC发动机在低飞行马赫数工作时，经壁面冷却后的碳氢燃料可能呈液态；若发动机系统采用冷态启动方案，由于燃烧室壁面温度低，在发动机启动时液态燃油经燃烧室壁面后可能仍为液态，热平衡后才能逐渐变为超临界态或气态；而RBCC发动机在高飞行马赫数工作时，液态碳氢燃料经燃烧室壁面吸热后变为超临界流体，经喷注器喷孔喷注后呈气态。

因此，RBCC发动机喷注器需要同时适应气态、液态甚至超临界态流体。由于支板喷注器能有效增强燃料与空气的混合和火焰稳定效果，是目前国内外RBCC发动机的常用组件。因此，适应气态、液态甚至超临界态流体的支板喷注设计成为主动冷却RBCC发动机的一个重要研究方向。

发明内容

本发明的技术解决问题是：提供一种适应气液两相喷注的双通道支板喷注器，保证在发动机系统供应压力下支板供油量，适应主动冷却燃烧室出口燃油的温度、密度、压力、相态(液态、超临界态及气态等)变化。

本发明的技术解决方案是：一种适应气液两相喷注的双通道支板喷注器，包括主路通道和辅路通道，主路通道包括成排设置的主路喷注孔，与所有主路喷注孔连通的主路入口供油管；主路入口供油管为常开状态；辅路通道包括成排设置的辅路喷注孔，与所有辅路喷注孔连通的辅路入口供油管；主路喷注孔、辅路喷注孔设置在支板上；所有主路喷注孔与所有辅路喷注孔均不相通，辅路入口供油管上设置有辅路入口膜片阀，燃料吸热后逐渐转变为气态或超临界态时辅路入口膜片阀打开。

本发明采用双燃料通道，两通道分离，使不同相态的燃料通过单、双燃料通道喷注，保证在发动机系统供应压力下支板的供油量，适应主动冷却燃烧室出口燃油的温度、密度、压力、相态(液态、超临界态/气态等)大范围变化。当RBCC发动机低飞行马赫数工作或冷启动时，燃料呈液态，密度大，保证此时仅主路通道单独工作，喷注面积小，保证支板喷注的稳定性及燃料与空气的混合效果。而当RBCC发动机高飞行马赫数工作时，燃料在冷却通道内吸热后逐渐转变为气态或超临界态，喷前压力增加到一定的压力阀值时辅路入口膜片阀打开，喷孔总喷注面积增加，支板喷前压力降低，从而减轻发动机供应系统的负担和控制系统的复杂度。能够兼顾宽马赫数范围、长时间工作的RBCC发动机高效喷注、雾化或混合要求，宽范围高效稳定燃烧。

进一步地，支板为后掠支板，所有主路喷注孔均位于支板的前部楔面，所有辅路喷注孔位于支板的后部。

进一步地，所有主路喷注孔与所有辅路喷注孔的喷注面积比为1.0～3.0。

进一步地，所有主路喷注孔与所有辅路喷注孔的喷注面积比根据燃油雾化或混合的要求确定。

进一步地，所有主路喷注孔和所有辅路喷注孔的总喷注面积根据单个支板的燃料总流量以及燃油在冷态下、热态下的入口温度和密度确定。