[发明专利]一种轻质化复合冷却推力室身部装置

权利要求书

1.一种轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：包括由内至外依次设置的高温抗氧化热障涂层(2)、内壁(3)、冷却夹套(4)及外壁(5)；

沿燃气前进方向，所述推力室身部依次设置圆筒段、收敛段及扩张段；所述圆筒段前端用于与推力室头部连接，所述扩张段用于排出燃烧所产生的气体；

所述扩张段后端外侧面设置有冷却剂入口(1)和入口集液环(10)，所述入口集液环(10)内具有入口集液腔(9)，所述入口集液腔(9)与冷却剂入口(1)相通；

所述圆筒段前端外侧面设置有冷却剂出口(6)和出口集液环(8)，所述出口集液环(8)内具有出口集液腔(7)，所述出口集液腔(7)与冷却剂出口(6)相通；

所述冷却夹套(4)包括多个沿推力室身部延伸方向设置的冷却通道(41)和设置在相邻冷却通道之间的连接肋(42)，多个所述冷却通道(41)沿周向均匀分布；

所述冷却通道(41)连通入口集液腔(9)和出口集液腔(7)；

所述内壁(3)、冷却夹套(4)及外壁(5)均采用钛合金材料。

2.根据权利要求1所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述冷却剂入口(1)处通入的冷却剂为推力室内燃烧使用的氧化剂或燃料；

所述冷却剂出口(6)排出的氧化剂或燃料用于进入推力室头部，大部分的冷却剂直接沿中心喷注孔喷入推力室内进行掺混燃烧，另一部分冷却剂通过边缘喷注孔(11)喷入推力室身部圆柱段的内壁，在内壁上形成保护液膜。

3.根据权利要求2所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述高温抗氧化热障涂层(2)包括涂覆在内壁(3)上的MCrAlY抗氧化物涂层及涂覆在MCrAlY抗氧化物涂层上的氧化物陶瓷涂层。

4.根据权利要求3所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述内壁(3)、冷却夹套(4)及外壁(5)采用3D打印技术一体成型。

5.根据权利要求1-4任一所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述冷却剂入口(1)处的入口集液腔(9)沿径向的断面面积为S₁；

沿中心轴线，与冷却剂入口(1)对称位置的入口集液腔(9)沿径向的断面面积为S₂；

沿冷却剂在入口集液腔(9)内的流动方向，冷却剂入口(1)处的S₁至冷却剂入口(1)对称位置的S₂断面面积逐渐减小。

6.根据权利要求5所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述高温抗氧化热障涂层(2)的厚度为0.2mm～0.5mm。

7.根据权利要求6所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述冷却剂入口(1)和冷却剂出口(6)内径为6mm～20mm。

8.根据权利要求7所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述内壁(3)的厚度为0.8mm～1.5mm。

9.根据权利要求8所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述冷却通道(41)的厚度为1mm～2.5mm；

相邻所述冷却通道(41)之间的连接肋(42)的沿周向上的厚度为1.5mm～3mm。

10.根据权利要求9所述的轻质化复合冷却推力室身部装置，其特征在于：

所述钛合金材料为TC4钛合金。