[发明专利]气动变喉部喷管装置及固液混合火箭发动机

说明书

一种气动变喉部喷管装置及固液混合火箭发动机，涉及发动机喷管技术领域。该气动变喉部喷管装置，用于固液混合火箭发动机，包括依次连接的喷管收敛段、喷管喉部和喷管扩张段；还包括依次贯穿喷管收敛段、喷管喉部和喷管扩张段的气流通道；喷管喉部设置有与气流通道连通的二次流喷嘴；二次流喷嘴连通有二次流供液管路；二次流供液管路内的喷射工质通过二次流喷嘴喷射至气流通道；喷射工质包括液体燃料和/或液体氧化剂。该固液混合火箭发动机包括气动变喉部喷管装置。本发明的目的在于提供一种气动变喉部喷管装置及固液混合火箭发动机，以在一定程度上解决现有技术中存在的喉部烧蚀严重、机械结构复杂且无法实现推力矢量控制的技术问题。

技术领域

本发明涉及发动机喷管技术领域，具体而言，涉及一种气动变喉部喷管装置及固液混合火箭发动机。

背景技术

喷管装置是火箭发动机的一个重要部件，是通过改变管段内壁的几何形状以加速气流的一种能量转换装置。喷管装置位于火箭发动机的尾部，通常包括收敛段、喉部和扩张段等。在火箭发动机中，燃料经过燃烧室燃烧以后，会产生高温高压的气体，再经过喷管喉部面积的大小控制其流量，使燃烧室内的燃气保持预定的压强，确保装药正常燃烧；使推进剂燃烧产物通过喷管装置膨胀加速，将其热能充分转换为燃气的动能，从而使发动机获得推力。

对于固液混合火箭发动机而言，研究推力大小实时可控的发动机推力调节技术具有重要意义。在固液混合火箭发动机中，通过调节喷管喉部直径和面积实现燃烧室压力变化进而实现推力调节和推力矢量控制是近年来研究的热点。

现有的固液混合火箭发动机的变喉部喷管装置处在高温环境下，喉部烧蚀严重，导致其可靠性低，不适合长时间工作；此外，现有的固液混合火箭发动机的变喉部喷管装置机械结构复杂且无法实现推力矢量控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动变喉部喷管装置及固液混合火箭发动机，以在一定程度上解决现有技术中存在的喉部烧蚀严重、机械结构复杂且无法实现推力矢量控制的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种气动变喉部喷管装置，用于固液混合火箭发动机，包括依次连接的喷管收敛段、喷管喉部和喷管扩张段；还包括依次贯穿所述喷管收敛段、所述喷管喉部和所述喷管扩张段的气流通道；

所述喷管喉部设置有与所述气流通道连通的二次流喷嘴；

所述二次流喷嘴连通有二次流供液管路；所述二次流供液管路内的喷射工质通过所述二次流喷嘴喷射至所述气流通道；

所述喷射工质包括液体燃料和/或液体氧化剂。

在上述任一技术方案中，可选地，所述二次流喷嘴喷射的喷射工质的参数具有不同规格，以改变所述二次流喷嘴的截面积与所述喷管喉部对应的所述气流通道的最小截面积的比值；

和/或，所述二次流喷嘴喷射的喷射工质的参数具有不同规格，以改变所述气流通道内工质的流速和流向。

在上述任一技术方案中，可选地，所述喷射工质的参数包括喷射工质的流量、喷射工质的喷射方式、喷射工质的喷射角度和喷射工质的喷射位置中的一种或者多种。

在上述任一技术方案中，可选地，所述喷管收敛段对应的所述气流通道内的工质为主动流燃气；

所述喷管扩张段对应的所述气流通道内的工质为混合流燃气；

所述喷射工质的流量为所述主动流燃气的流量的10％-20％；

和/或，所述二次流喷嘴的截面积为所述喷管喉部对应的所述气流通道的最小截面积的5％-15％。

在上述任一技术方案中，可选地，所述喷射工质的喷射方式包括连续喷射、周期喷射或者脉冲喷射；

或者，所述喷射工质的喷射角度为90°；