[实用新型]凝胶推进剂喷注器及发动机推力室

说明书

本实用新型公开了一种凝胶推进剂喷注器及发动机推力室，喷注器包括四个喷嘴，四个喷嘴分别为第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴，第一喷嘴、第二喷嘴用于喷出燃料凝胶推进剂，第三喷嘴、第四喷嘴用于喷出氧化剂凝胶推进剂，第一喷嘴、第三喷嘴、第二喷嘴、第四喷嘴绕中心轴依次设置，第一喷嘴的喷射方向、第二喷嘴的喷射方向撞击在一起，第三喷嘴的喷射方向、第四喷嘴的喷射方向撞击在一起。将燃料凝胶推进剂和氧化剂凝胶推进剂分别两两倾斜对置，可达到较佳的雾化效果；特别是在燃料凝胶推进剂和氧化剂凝胶推进剂的理化性质差异较大、流变性不同、环境温度变化剧烈等情况下，可取得理想的雾化混合效果，稳定性和可控性良好。

技术领域

本实用新型涉及一种凝胶推进剂喷注器及发动机推力室，可应用于航空航天、能源动力、化工材料和医疗卫生等领域。

背景技术

凝胶是一定浓度的高分子溶液或溶胶。溶液或溶胶中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体或气体，这样一种特殊的分散体系称作凝胶。随着添加剂浓度的增加，一般凝胶的粘度逐渐增大，最后失去流动性，整个体系变成一种外观均匀并保持一定形态的弹性半固体。

凝胶状物质具有液体和固体两种特性，在不加外力时始终保持一定状态，而对其施加外力时形状可自由变化。所以，凝胶化燃料在一些应用里优势明显。以航空航天为例，凝胶推进剂是具有良好发展前景的新型火箭推进剂，受到世界各国的广泛关注。凝胶推进剂，兼备了固体推进剂和液体推进剂的优点，既能实现推力调节和多次关机、启动，又克服了液体推进剂危险性大、发动机结构复杂等缺点，不易泄漏，可长期贮存，对冲击等不敏感，安全高效，是实现发动机灵活能量控制的有效途径。

常见的凝胶推进剂成分包括偏二甲肼、四氧化二氮、羧乙烯聚合物、羧甲基纤维素、煤油、乙醇、矿物油、聚羧乙烯水基凝胶、琼脂、黄原胶、羟丙基纤维素等。对于一些高粘凝胶，即使射流速度大幅提高，但是射流撞击后也只能形成液膜结构，难以破碎形成液滴。铝镁等金属颗粒的添加有助于提高凝胶推进剂的能量性能，但固体颗粒的添加会使凝胶推进剂粘度增加，雾化更加困难。

与传统液体推进剂相比，凝胶推进剂是一种典型的非牛顿流体，流变性复杂，难以良好雾化。高质量的雾化可以产生大量小液滴，极大增加了反应接触面积，是推进剂高效率燃烧的前提和基础。由于燃料凝胶推进剂和氧化剂凝胶推进剂的密度、流变性和表面张力等性质差异很大，还受到温度的巨大影响，所以传统的双股撞击式、三股撞击式等喷注器难以兼顾动量平衡和化学平衡，雾化效果不佳且稳定性很差。因此，亟需开发适合于凝胶推进剂的雾化效果佳的喷注器。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中喷注器喷出凝胶推进剂时雾化效果不佳的缺陷，提供一种凝胶推进剂喷注器及发动机推力室。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型公开了一种凝胶推进剂喷注器，所述喷注器包括四个喷嘴，四个所述喷嘴分别为第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴和第四喷嘴，所述第一喷嘴、第二喷嘴用于喷出燃料凝胶推进剂，所述第三喷嘴、第四喷嘴用于喷出氧化剂凝胶推进剂，所述第一喷嘴、第三喷嘴、第二喷嘴、第四喷嘴绕中心轴依次设置，所述第一喷嘴的喷射方向、所述第二喷嘴的喷射方向撞击在一起，所述第三喷嘴的喷射方向、所述第四喷嘴的喷射方向撞击在一起。

较佳地，所述第一喷嘴的喷射方向、第二喷嘴的喷射方向撞击在一起的空间点为第一撞击点，所述第三喷嘴的喷射方向、第四喷嘴的喷射方向撞击在一起的空间点为第二撞击点，所述第一撞击点、第二撞击点不重合。

较佳地，所述喷嘴包括壳体和多个螺旋叶片，所述壳体包括收缩段和喷射口，所述收缩段呈以所述喷射方向为轴线的圆台型，所述喷射口位于所述收缩段的直径较小的一端；所述螺旋叶片贴合于所述壳体的内表面，所述螺旋叶片环绕所述喷射方向成螺旋状，所述螺旋叶片的宽度向所述喷射口的方向逐步缩小，多个所述螺旋叶片沿所述壳体的周向均匀分布。