[发明专利]针栓喷注器及液体火箭发动机

说明书

本发明涉及一种针栓喷注器及液体火箭发动机。针栓喷注器，包括：面板，面板设有第一内孔；盖体，盖体与面板连接，且盖体设有与第一内孔间隔相对的第二内孔；以及针栓，针栓穿设于第一内孔以及第二内孔，且针栓与第一内孔的孔壁以及第二内孔的孔壁密封配合，针栓、盖体以及面板配合形成集合腔；其中，针栓设有内流通道，且针栓的圆周侧设有与内流通道连通的喷射部，喷射部位于集合腔外，集合腔靠近喷射部的一侧壁设有多个第一喷孔，多个第一喷孔环针栓的轴线均匀间隔设置；针栓包括第一段以及与第一段连接的第二段，第一段与面板以及盖体配合形成集合腔，第二段的圆周侧设有喷射部，第一喷孔与第二段的外侧壁相对。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机技术领域，特别是涉及针栓喷注器及液体火箭发动机。

背景技术

液体火箭发动机通过燃烧将推进剂中的化学能转化为动能，是航天运输必不可少的动力装置。在液体火箭发动机中，液体推进剂通过喷注器进入燃烧室，随后液体氧化剂和燃料破碎成液滴，在高温条件下蒸发为气态进而发生化学反应产生高温燃气，高温燃气经由喷管喷出后产生推力。喷注器决定了推进剂进入燃烧室的速度、分布以及雾化性能，因此对发动机的性能有着重要影响。

目前，针栓喷注器因其具有低成本、结构可靠等优势在液体火箭发动机中得到了大量应用。但是传统的针栓喷注器对加工和装备精度要求十分高，很容易因加工或装配误差导致推进剂分布不均匀，从而导致发动机燃烧效率不高，以及燃烧室壁面局部热载荷过高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的针栓喷注器对加工和装备精度要求很高的问题，提供一种针栓喷注器及液体火箭发动机。

一种针栓喷注器，包括：面板，所述面板设有第一内孔；盖体，所述盖体与所述面板连接，且所述盖体设有与所述第一内孔间隔相对的第二内孔；以及针栓，所述针栓穿设于所述第一内孔以及所述第二内孔，且所述针栓与所述第一内孔的孔壁以及第二内孔的孔壁密封配合，所述针栓、所述盖体以及所述面板配合形成集合腔；其中，所述针栓设有内流通道，且所述针栓的圆周侧设有与所述内流通道连通的喷射部，所述喷射部位于所述集合腔外，所述集合腔靠近所述喷射部的一侧壁设有多个第一喷孔，多个所述第一喷孔环所述针栓的轴线均匀间隔设置；所述针栓包括第一段以及与所述第一段连接的第二段，所述第一段与所述面板以及所述盖体配合形成所述集合腔，所述第二段的圆周侧设有所述喷射部，所述第一喷孔与所述第二段的外侧壁相对。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔的轴线与所述第二段的外侧壁相交。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔的轴线与所述第二段的轴线的夹角小于10°。

在其中一个实施例中，所述第一喷孔开设于所述面板上。

在其中一个实施例中，所述喷射部为沿所述针栓的周向均匀间隔设置的多个第二喷孔；或所述喷射部为与所述针栓同轴的环缝。

在其中一个实施例中，所述面板与所述针栓的外侧壁之间设置有密封圈。

在其中一个实施例中，所述面板与所述针栓的外侧壁焊接。

在其中一个实施例中，每个所述第一喷孔的中心与所述针栓的轴线的距离一致。

一种液体火箭发动机，包括如上所述的针栓喷注器。

上述的针栓喷注器及液体火箭发动机中，其中一种推进剂通过针栓内部的内流通道流向喷射部，并经过喷射部喷入燃烧室。另一种推进剂从集合腔内通过多个第一喷孔与针栓的外侧壁撞击后变形并最终形成液膜，沿着针栓的外侧面向下游流动，与从喷射部喷出的推进剂撞击雾化。并且，从第一喷孔喷注的推进剂在针栓的周向分布均匀，有利于充分利用燃烧室空间提高燃烧效率并降低局部高热载荷。

另外，上述的针栓喷注器采用多个第一喷孔取代环形通道，可以有效降低由于加工和装配带来的推进剂在针栓的周向的不均匀性，加工装配精度要求更低，加工和维护成本更低，有利于提高可靠性和可重复使用性能。