[发明专利]一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室

说明书

本发明公开了一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室，一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室，由上到下包括依次相连接贯通的喷注室、催化室和燃烧室，还包括喷注器；喷注器，轴向同轴贯通设置于喷注室、催化室和燃烧室内，其喷射端位于燃烧室内；其喷射端设置有开口大小可调的煤油喷注口，用于朝向燃烧室内喷注煤油燃料，与分解后的过氧化氢燃料混合燃烧。通过过氧化氢催化后的高温燃气与煤油接触自然的特性，简化了点火结构。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机技术领域，具体涉及一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室。

背景技术

液体火箭发动机是目前运载火箭的重要基础，对于航天发射和深空探测任务具有着重要的意义。而为了进一步地降低发射成本以及增加发射频率，则对火箭发动机的重复使用和便利性提出了新的要求。过氧化氢和煤油作为一对常温无毒推进剂组合，具有高密度比冲和易存储的特征，能够带来储存和加注方面的便捷，大幅地减小发射准备时间；过氧化氢经过催化之后能够作为工质推动涡轮泵运转，整个循环方式相对简洁，且燃气与煤油相遇之后能够发生自点火，发动机启动方便且可靠性高。另外，为了实现火箭发动机的重复利用，具有深度变推能力的液体火箭发动机是实现火箭回收的必备条件。液体火箭发动机为了实现推力条件，常常需要对推进剂流量进行大幅度的调节，虽然气体能够根据背压实现喷注压降的动调节，但是液体推进剂的喷注压降变化则与压力变化呈平方关系，如果保持喷注面积不变的条件下，在实现5倍的流量调节比下，上游的供给压力则需要增加接近25倍，这对于上游供给系统来说几乎是不可能实现的。

国内目前实际应用的变推力火箭发动机为嫦娥三号下降级7500N发动机，2013年在飞行任务中获得了完美的验证。综上所述，目前暂没有针对以常温过氧化氢和煤油为推进剂的变推力方案，因此开展相关的设计研究对于航天动力装置的进一步发展具有着重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室，能够实现发动机推力的调节，保障变工况条件下的可靠工作，能够很好地满足火箭发动机重复使用和回收的需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种采用针栓喷注器的过氧化氢煤油变工况推力室，由上到下包括依次相连接贯通的喷注室、催化室和燃烧室，还包括喷注器；喷注器，轴向同轴贯通设置于喷注室、催化室和燃烧室内，其喷射端位于燃烧室内；其喷射端设置有开口大小可调的煤油喷注口，用于朝向燃烧室内喷注煤油燃料，与分解后的过氧化氢燃料混合燃烧。

该喷注室的内壁与喷注器间形成环形的过氧化氢通道；催化室与喷注室之间、以及催化室与燃烧室之间分别对应设置有水平向均流板和支撑板，均流板和支撑板之间填充用于催化分解过氧化氢催化剂、且均流板和支撑板上均开通设置有供过氧化氢流通的通孔。

进一步地，该喷注器包括壳体，为筒状；针栓，同轴套设于壳体内，与壳体间形成竖直向的流通通道；针栓由上到下包括导向段、活塞段、连接段和作为喷射端的半球体；半球体的直径大于壳体的直径，且其水平面的一端向上，半球体位于壳体外，且随着针栓相对壳体的上下滑动、半球体与壳体之间形成大小可调的煤油喷注口。

进一步地，在活塞段上、沿外壁开设有螺旋状的导流通道，导向段和壳体之间、活塞端的导流通道、连接段和壳体之间依次连通形成煤油燃料流道。

进一步地，该均流板，为一圆环状板体，其中心圆环孔用于喷注器穿过，在均流板上均布开设用于供过氧化氢流通的通孔。

进一步地，该支撑板，为一圆环状板体，其中心圆环孔用于喷注器穿过，在支撑板上均布开设用于供过氧化氢流通的通孔。

进一步地，在催化室的中部设置有止流环，止流环为一圆环体，其侧壁紧密贴于催化室的内壁。