[发明专利]水平地面试车发动机用防窜流栓式喷注器及其防窜流方法

说明书

本发明提供了一种水平地面试车发动机用防窜流栓式喷注器及其防窜流方法，解决有栓式喷注器水平试车时，氧化剂和燃料的残余易发生滴流窜腔，再启动时造成窜腔爆燃引起压力峰的问题。其中喷注器包括中心筒、设置在中心筒内且与中心筒前端面之间形成多个径向喷注通道的中心杆以及套设在中心筒外侧且前端端面与中心筒之间形成外圈通道环缝的外壳体、设置在中心筒外壁且位于外圈通道环缝和径向喷注通道之间的环向凹槽，位于环向凹槽后侧的中心筒外径大于位于环向凹槽前侧的中心筒外径；中心筒上设置的环向凹槽对推进剂进行收集并在重力作用下离开栓式喷注器，有效解决了水平试车多次起动时存在的窜腔爆燃引起压力峰问题。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机喷注器技术领域，具体涉及一种水平地面试车发动机用防窜流栓式喷注器及其防窜流方法。

背景技术

液体火箭发动机采用的典型栓式喷注器，与采取典型的撞击式或同轴式喷嘴常规喷注器相比，具有独特的几何特性和流场特性，因而得到广泛应用。栓式喷注器的中心喷注组件突出于喷注器外壳体端面，并置于燃烧室回流场中。目前，大多数栓式喷注器的中心喷注组件采用中心通道流动和槽孔喷注氧化剂，而中心喷注组件和外壳体之间形成的外圈通道环缝流动喷注燃料。

在地面试车时，绝大多数发动机为水平安置，当发动机启动时，为创造良好的中心喷注组件工作环境，起动时序要求氧化剂领先燃料路完成充填，减弱起动过程中的气液燃烧状态，一方面使火焰锋面远离喷注器，降低热负荷；另一方面液体氧化剂提前流动进行主动冷却，进一步降低中心喷注组件结构热负荷。但存在时差过长，初始的氧化剂经中心筒的中心通道（氧化剂腔）、槽孔后附着在中心筒外表面，易滴流至燃料腔（外圈通道腔）内。

在关机时，由于氧化剂相比燃料，饱和蒸汽压较高、容腔较小，氧化剂腔排空快，造成了燃料腔存在少许残余并无序排出，在中心附近发生燃烧，余火火焰面附着或靠近中心喷注组件，中心喷注组件热环境恶化。另外，燃料可能会窜入氧化剂腔，造成再启动时氧化剂腔爆燃引起压力峰。以及当氧化剂晚于燃料关机时，也会出现氧化剂残余附着在中心筒表面滴流至燃料腔内，造成再启动时燃料腔爆燃引起压力峰。

发明内容

为了解决现有栓式喷注器水平试车时，氧化剂和燃料的残余易发生滴流窜腔，再启动时造成窜腔爆燃引起压力峰的技术问题，本发明提供了一种水平地面试车发动机用防窜流栓式喷注器及其防窜流方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种水平地面试车发动机用防窜流栓式喷注器，包括中心筒、设置在中心筒内且与中心筒前端面之间形成多个径向喷注通道的中心杆，以及套设在中心筒外侧且前端端面与中心筒之间形成外圈通道环缝的外壳体，其特殊之处在于：

还包括设置在中心筒外壁且位于外圈通道环缝和径向喷注通道之间的环向凹槽，位于环向凹槽后侧的中心筒外径大于位于环向凹槽前侧的中心筒外径。

进一步地，设位于环向凹槽后侧的中心筒外径为D1，环向凹槽两端的高度差为h，环向凹槽靠近外圈通道环缝的一端槽深为H，环向凹槽的宽度为B，环向凹槽靠近外圈通道环缝的一端与外圈通道环缝喷口之间的距离为L，外圈通道环缝喷口与径向喷注通道喷口之间的距离为L1；D1、h、H、B、L和L1满足以下条件式：

h=（1%~4%）D1，H=（2%~4%）D1，B=(1.4～1.8）H；

L=（1/2~4/5）L1。

进一步地，h=2%D1，H=3.4%D1，B=(1.5～1.6）H；

L为7 mm ~12mm。

进一步地，若D1≤35 mm，则h=0.7 mm，H=1.2 mm，B =2 mm；

若35 mm＜D1≤60 mm，则h=1.2mm，H=2 mm，B =3.2 mm；