[发明专利]一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路及其设计方法

说明书

本发明涉及一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路及其设计方法。本发明的目的是解决现有补燃循环发动机对推力室喷注器面板进行冷却时，直接从主泵后引高压液体冷却喷注器面板，在流路上需设置较大节流圈节流，存在节流圈会引起了功率损失，使得主泵的负载增加、燃气发生器温度升高，不利于主涡轮的工作的技术问题，提供一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路及其设计方法。本发明从主泵后引的燃料或氧化剂在驱动预压涡轮泵后再冷却喷注器面板，引出的燃料或氧化剂先对预压涡轮泵做功、再对喷注器面板进行冷却，节省了功率，克服了直接从主泵后引高压液体冷却喷注器面板导致的主泵负载增加、燃气发生器温度升高的问题。

技术领域

本发明涉及补燃循环发动机，具体涉及一种一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路及其设计方法。

背景技术

对于部分泵压式补燃循环发动机，为保证推力室可靠工作，需要对推力室喷注器面板进行冷却，通常的做法是直接从主泵(燃料主泵或氧化剂主泵)后引高压液体冷却喷注器面板，并在流路上需设置较大的节流圈节流，其缺点是节流圈会引起了功率损失，使得主泵的负载增加、燃气发生器温度升高，不利于主涡轮的工作。

此外，为保证主泵(燃料主泵、氧化剂主泵)在高转速时可靠工作，主泵的入口压力需求较高，而出于箭体减重的考虑，箭体燃料贮箱和氧化剂贮箱的壁厚较薄，贮箱压力较低，需在主泵的入口配置预压涡轮泵(即燃料预压涡轮泵、氧化剂预压涡轮泵)以提高主泵的入口压力。以燃料预压涡轮泵为例，由于补燃发动机上常采用从燃料主泵出口分出一路高压燃料驱动燃料预压涡轮，该种驱动方法也会使得燃料主泵的负载增加、燃气发生器温度升高，不利于燃料主涡轮的工作。并且，从燃料主泵出口分流燃料驱动燃料预压涡轮泵，只有在燃料主泵出口压力达到一定值时，分流燃料流路才能对燃料预压涡轮起到驱动作用，在燃料主泵出口压力较低时，燃料预压涡轮泵不起旋，燃料预压涡轮泵的泵难以起到提高扬程作用，燃料主泵入口处于低压力状态，在起动时，由于燃料主泵入口流量较大，惯性损失较大，致使燃料主泵容易发生汽蚀。氧化剂预压涡轮泵存在同样的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有补燃循环发动机对推力室喷注器面板进行冷却时，直接从主泵后引高压液体冷却喷注器面板，需在流路上设置较大节流圈节流，存在节流圈会引起功率损失，使得主泵的负载增加、燃气发生器温度升高，不利于主涡轮的工作的技术问题，提供一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路及其设计方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：

本发明还提供一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路，包括燃料主泵、氧化剂主泵、燃气发生器以及推力室，所述推力室室壁内设置有推力室冷却流路，其特殊之处在于：

还包括与燃料主泵同轴设置的燃料预压涡轮泵；所述燃料主泵的出口连接推力室冷却流路的入口，推力室冷却流路的出口管路分为两路，一路经燃料预压涡轮泵的涡轮端后通向推力室的喷注器面板，用于驱动燃料预压涡轮泵以及冷却喷注器面板；另一路用于直接连接燃气发生器的入口；所述氧化剂主泵的出口连接燃气发生器的入口；

或者，还包括与氧化剂主泵同轴设置的氧化剂预压涡轮泵；所述氧化剂主泵的出口连接推力室冷却流路的入口，推力室冷却流路的出口管路分为两路，一路经氧化剂预压涡轮泵的涡轮端后通向推力室的喷注器面板，用于驱动氧化剂预压涡轮泵以及冷却喷注器面板；另一路用于直接连接燃气发生器的入口；所述燃料主泵的出口连接燃气发生器的入口。

进一步地，根据具体情况，所述燃气发生器为富燃发生器和/或富氧发生器。

本发明还提供一种补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路设计方法，针对上述的补燃循环发动机推力室喷注器冷却流路，其特殊之处在于，包括以下步骤：