[发明专利]一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器

说明书

本发明属于液体火箭推进设备技术领域，针对传统液体针栓喷注器在小流量范围时雾化特性很差以及对轴向环缝厚度调节精度困难的技术问题，本发明公开一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器，针栓杆的底部侧壁上贯穿内流道开设圆周阵列的喷注孔；集液腔外壳和轴向滑动套筒在径向的距离构成了轴向环缝喷注口；通过控制轴向滑动套筒的轴向滑动和滑块的径向滑动实现对圆周阵列的喷注孔和轴向环缝喷注口面积的同步调节。该发明提出随流量变化而可变的燃料喷注模式，即在大流量时采用径向孔/轴向环缝型喷注形式，而在小流量时采用径向孔/轴向孔喷注形式，从而改善了喷注的局部动量比，保证喷注器在变流量整个区间内的优化喷雾特性。

技术领域

本发明属于液体火箭推进设备技术领域，具体涉及一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器。

背景技术

现有技术中，针栓喷注器以其结构简易、流量连续调节和燃烧稳定性等一系列优势，是公认的火箭变推力的较优选择。液体燃料针栓喷注器按照径向喷注形式可分为径向环缝型和径向孔型。对于径向环缝型，轴向液膜与径向液膜相撞，形成中空的锥形液膜，液膜表面会产生表面波，之后发生不稳定破碎。这种锥形液膜与离心式喷嘴产生的锥形液膜结构上类似。而对于径向孔型，喷雾存在于经过喷雾中心线的焦平面上，喷雾分布更均匀但结构也更复杂。相比膜式喷注，孔式喷注形式对喷雾特性有一定程度的改善。

为实现液体燃料针栓喷注器流量的连续调节，通常保证一定的液体喷注压降，通过改变喷注面积来调节流量。然而传统的液体燃料(径向孔和轴向环缝喷注)针栓喷注器在此方面存在以下不足，有待进一步改进：

第一，现有技术中的流量调节方式(通过平移或旋转运动改变流道的连通或封堵程度从而改变面积)不是真正意义上的对喷注出口面积的调节，因此喷注压降和喷注速度的匹配调节相对困难；

第二，在保证一定的液体燃料质量比时，由于轴向环缝喷注口的半径比针栓杆内流道半径大，轴向环缝喷注口通常很薄，在小流量条件时需要进一步减小轴向环缝喷注口面积，使得环缝厚度的精确调节很困难；

第三，现有技术中针栓喷注器(径向孔和轴向环缝喷注形式)在小流量时雾化特性很差，主要由于此时轴向环缝很薄，径向孔/轴向缝的局部动量比严重偏离最优喷雾状态。

发明内容

针对传统液体针栓喷注器(轴向环缝和径向孔型喷注形式)在小流量范围时雾化特性很差以及对轴向环缝厚度调节精度困难的技术问题，本发明的目的在于提供一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器,燃料采用双组元液体推进剂喷注。所述的一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器，利用齿轮传动同步控制外螺纹套筒的轴向滑动和曲柄滑块机构中滑块的径向滑动，实现对针栓杆底部的圆周阵列喷孔和轴向环缝喷注口的喷注面积的同步调节；针对径向孔和轴向环缝型喷注器在小流量时喷雾特性很差的问题，提出随流量变化而可变的燃料喷注模式，即在大流量时采用径向孔/轴向环缝型喷注形式，而在小流量时采用径向孔/轴向孔喷注形式，保证喷注器在变流量整个区间内的优化喷雾特性。

本发明采取的技术方案为：

一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器，其特征在于，采用随流量变化而相应转变的燃料喷注模式，在大流量时采用径向孔/轴向环缝型喷注形式，而在小流量时采用径向孔/轴向孔喷注形式。

一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器，其特征在于，包括针栓杆、喷注孔和轴向环缝喷注口，

所述针栓杆上开设圆周阵列的喷注孔，所述针栓杆的外侧套设轴向滑动套筒；轴向滑动套筒的外围径向开设轴向环缝喷注口，轴向环缝喷注口处设置有滑块；

通过控制轴向滑动套筒的轴向滑动和滑块的径向滑动实现对圆周阵列的喷注孔和轴向环缝喷注口面积的同步调节。

一种可调喷雾模式的变流量液体燃料针栓喷注器，包括底盘、针栓杆、轴向滑动套筒、集液腔套筒、集液腔外壳；