[发明专利]一种液体火箭发动机推力室低流阻导流法兰结构

说明书

本申请涉及液体火箭发动机领域，具体公开了一种液体火箭发动机推力室低流阻导流法兰结构，法兰结构包括连通于进口集合器外周向的进口法兰，进口法兰内设置有导流筋，导流筋两端分别连接于进口法兰沿着进口集合器轴向上相对的内壁，导流筋呈空心三角形状，导流筋外表面沿进口法兰轴向与法兰壁面近似平行的曲率向进口集合器方向延伸，形成类似于“A”字形剖面的流通通道，将一个进口引导分流至两个出口。法兰出口逐渐由圆形过渡到长椭圆形，使流通截面积逐渐变化，降低了推进剂流通时的局部流阻损失。

技术领域

本发明专利涉及一种液体火箭发动机推力室低流阻导流法兰结构，可用于液体火箭发动机领域。

背景技术

液体火箭发动机工作时，推进剂经涡轮泵增压后经输送管路进入推力室的冷却夹套内，去冷却推力室以及组织燃烧产生推力。因此发动机的能量消耗主要为涡轮泵功率消耗和推进剂流动流阻损失。

由于结构尺寸和重量的限制，发动机推力室上的进口集合器内流通截面通径有时会比输送管路的通径设计的小，连接输送管路的法兰结构就会有通径突然收缩的变化。此外，由于流体的流动方向突然改变流体可能会产生局部流动滞止现象。这些都会使推进剂在进入燃烧室前的流动产生不可逆的压力损失，从而影响发动机的性能。

发明内容

本发明解决的技术问题为：针对现有技术的不足，提供一种液体火箭发动机推力室低流阻导流法兰结构。通过对优化接口法兰的内部结构设计来实现，即将突然收缩的通径接口改为沿流动方向逐渐缩小至目标通径，并且增加引导流体改变流动方向的导流结构，避免流体因流动方向变化发生局部流动滞止现象，从而降低推进剂的流阻损失。

本申请采用如下的技术方案：

一种液体火箭发动机推力室低流阻导流法兰结构，包括连通于进口集合器外周向的进口法兰，进口法兰内设置有导流筋，导流筋两端分别连接于进口法兰沿着进口集合器轴向上相对的内壁，导流筋沿着进口法兰的轴向并向靠近进口集合器的方向延伸，导流筋朝向进口法兰内壁的两个侧面为引导壁面，沿着靠近进口集合器的方向，两个引导壁面之间的距离变大。

所述引导壁面垂直于进口集合器轴线方向的截面呈弧形，弧形内侧与进口法兰内壁相对。

所述进口法兰设置有圆柱段和扩张段，扩张段连通圆柱段和进口集合器，沿着逐渐靠近进口集合器的方向，扩张段沿进口集合器轴向的尺寸逐渐减小，且扩张段沿着进口集合器周向的尺寸逐渐增大。

所述导流筋连接于扩张段，导流筋靠近进口集合器的端部到进口集合器轴线之间的距离大于扩张段靠近进口集合器的端部到进口集合器轴线之间的距离。

所述进口法兰远离进口集合器的端部为法兰进口，进口法兰与进口集合器连通的端部为法兰出口，法兰进口的截面面积与法兰出口的截面面积相等。

所述法兰出口的截面为椭圆形，且椭圆形的短轴平行于进口集合器的轴线。

两个所述引导壁面靠近进口集合器的端部之间封闭。

所述引导壁面与进口法兰内壁之间的连接处做倒圆角处理，倒圆角半径与进口法兰壁厚相等。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

1)流通截面积逐渐变化至与进口集合器内流通截面积相同，避免流通截面积突变，减小流阻损失；

2)法兰内置导流筋，引导流体流动方向由径向逐渐转向周向，避免流体直接冲击A点再向周向流动，防止流体在A点发生流动滞止产生较大的流阻损失；

3)法兰内置导流筋可以增加法兰管身的结构强度和刚度，避免因流体压力过大使法兰管身发生变形导致破坏失效；

4)结构紧凑无焊接零件，降低不必要的重量，提高产品的可靠性。

附图说明