[发明专利]耐高温可调压降固液混合火箭发动机催化床

说明书

本发明提供了一种耐高温可调压降固液混合火箭发动机催化床，涉及固液混合火箭发动机技术领域，解决了现有技术存在催化床通常采用焊接形式，催化床压降是固定的，不能依据具体任务要求调节喷注压降的技术问题。该催化床中：发动机头盖与催化床支撑外壳、催化床支撑外壳与燃烧室壳体可拆卸连接；头盖支撑环和氧化剂液体喷注面板均设置于发动机头盖中，发动机头盖与氧化剂液体喷注面板可拆卸连接，发动机头盖、头盖支撑环与氧化剂液体喷注面板之间形成氧化剂集液头腔；氧化剂催化床组件设置在催化床支撑外壳中。本发明用于实现催化床的模块化，依据具体任务要求调节催化床喷注压降。

技术领域

本发明涉及固液混合火箭发动机技术领域，尤其是涉及一种耐高温可调压降固液混合火箭发动机催化床。

背景技术

典型固液混合火箭发动机一般采用液体氧化剂和固体燃料作为推进剂，是一种新型火箭推进系统。相比于固体火箭发动机，固液混合火箭发动机具有能量特性高，推力连续可调，可以多次启停等优势；相比于液体火箭发动机，固液混合火箭发动机具有结构简单，推力调节容易等优势，因此固液混合火箭发动机具有很好的应用前景，非常适合作为变推力火箭发动机。在航空航天领域，特别是在民用航天领域中的中小型探空火箭动力系统、亚轨道飞行器动力系统和中小型卫星姿轨控动力系统等方面的发展前景被普遍看好。无论是低负载货物运输还是太空旅游和勘探，固液火箭发动机均可以提供比传统的固体和液体火箭发动机更安全，成本更低廉的解决方案。

由于固液混合火箭发动机采用了液体氧化剂和固体燃料两种处于不同物相、非预混的推进剂组合，固液混合火箭发动机难以实现自行点火，因此点火技术成为了固液混合火箭发动机关键技术之一。在固液混合火箭发动机中，一般采用点火器点火或者催化点火。点火器式点火方案通常结构较为简单，可以实现固液混合火箭发动机的单次点火，但对于存在多次启停需求的固液混合火箭发动机却无能为力。催化点火方案可以实现固液混合火箭发动机的多次启停，氧化剂通过催化床催化分解放出热量，加热固体燃料药柱使其热解，氧化剂与热解气体在高温环境下自燃从而实现固液火箭发动机的点火。氧化剂催化点火方案可以有效实现固液混合火箭发动机的多次点火，特别适用于有多次启停需求的固液混合火箭发动机。

然而，传统催化床由于耐高温和可靠性需求通常采用焊接形式，导致催化床压降是固定的，不能依据具体任务要求调节喷注压降，压降过大会造成氧化剂节流，不能达到预定流量；压降过小会造成雾化不均匀，催化效果差。因此，有必要为固液混合火箭发动机设计一种能够根据具体任务调节催化床压降，并且能够满足耐高温需求的催化床。将催化床设计为组合式催化床结构可以解决调节压降的问题，但是，由于固液混合火箭发动机催化床分解温度较高，热环境极端恶劣，对于长时间工作的固液混合火箭发动机而言，组合式催化床结构在高温环境中保持良好的密封较为困难。

发明内容

本发明的目的是提出一种耐高温可调压降固液混合火箭发动机催化床，解决了现有技术存在催化床通常采用焊接形式，催化床压降是固定的，不能依据具体任务要求调节喷注压降的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供实施例的耐高温可调压降固液混合火箭发动机催化床，包括发动机头盖、头盖支撑环、氧化剂液体喷注面板、氧化剂催化床组件、催化床支撑外壳以及燃烧室壳体，其中：

发动机头盖与催化床支撑外壳可拆卸连接，催化床支撑外壳与燃烧室壳体可拆卸连接；

头盖支撑环以及氧化剂液体喷注面板均设置于发动机头盖中，发动机头盖与氧化剂液体喷注面板可拆卸连接，发动机头盖、头盖支撑环与氧化剂液体喷注面板之间形成氧化剂集液头腔；

氧化剂催化床组件设置在催化床支撑外壳中。

在可选地实施例中，发动机头盖的中心设置有氧化剂入口，头盖支撑环设置有径向开孔，氧化剂液体喷注面板上设置有阶梯孔。