专利名称：双同轴气-气喷嘴的利记博彩app
双同轴气-气喷嘴
技术领域：
本发明涉及液体火箭发动机喷嘴，尤其涉及一种在燃烧室内形成"燃料-氧化
剂-燃料"推进剂分布情况的双同轴气-气喷嘴。背景技术：
喷嘴是液体火箭发动机中的重要部件，它的功能是将推进剂引入燃烧室，组织推进剂的燃烧，使混合物中燃料和氧化剂比例得当，组分沿燃烧室横截面分布均匀。
液体火箭发动机是推进剂为液体的发动机，但是，在某些种类的液体火箭发动机中，燃料和氧化剂在喷入燃烧室掺混燃烧之前已经转化为气态，因此需要对气_气喷嘴技术进行研究。比如在全流量补燃循环液体火箭发动机中，全部流量的液态推进剂先进入富氧预燃室和富燃预燃室初步燃烧，形成高温的富氧燃气和富燃燃气，然后两种燃气再进入主燃烧室继续掺混补燃，因此在全流量补燃循环发动机的主燃烧室中需要使用气_气喷嘴，即喷射的燃料和氧化剂均为气态的喷嘴。 当液态推进剂喷入燃烧室内时，推进剂液滴会经历雾化、蒸发、掺混和燃烧四个过程，推进剂液滴越小越有利于加快雾化和蒸发过程，从而加快掺混并使燃烧更加完全，提高燃烧效率。为使液体推进剂破碎成为直径小的液滴，发动机头部需要多个较小直径的单喷嘴，而这会增加结构复杂性和制造成本。 气体推进剂在燃烧室中只有掺混和燃烧过程，因此可通过增大单喷嘴的流量，实现发动机头部喷嘴数目的减少以降低结构复杂程度和成本。但是，若使用传统结构的同轴剪切喷嘴，当单喷嘴流量大幅增加时，会导致推进剂不能在燃烧室内完全燃烧，使燃烧效率下降。 公知的是，同轴气-气喷嘴喷射燃料和氧化剂到燃烧室内时，掺混燃烧首先发生在两种推进剂的接触面(即燃烧面)上，增大接触面面积对加快燃烧过程、縮短燃烧长度、提高燃烧效率有利。因此，扩大燃料和氧化剂的接触面积是气-气同轴喷嘴研究的一个重要目标。
发明内容
本发明创造性地提出了一种双同轴气-气喷嘴，采用在中心燃料喷孔和外圈环形燃料喷孔中间夹设环形氧化剂喷孔结构，使喷射的推进剂形成"燃料_氧化剂_燃料"的分布形态，从而使燃料和氧化剂形成内、外两个燃烧面。
本发明双同轴气_气喷嘴的结构如下所述。 双同轴气-气喷嘴，包括喷嘴主体(1)和圆柱套筒(2)，喷嘴主体(1)为圆柱状，由外径递减的上段(4)、中段(5)和下段(6)组成，圆柱套筒侧壁设有多个通孔(3)，圆柱套筒(2) —端连接在喷嘴主体(1)上段和中段之间的台肩(7)上构成一个整体，并且在圆柱套筒和喷嘴主体之间形成有环形空腔(8)。喷嘴主体内部形成有中心喷孔(9)和环形喷孔(10)，喷嘴主体侧面周向开设有3个径向孔(11)使中心喷孔(9)与环形空腔(8)连通，三个径向孔的总面积大于中心喷孔(9)面积的1. 5倍；喷嘴主体上端面上沿圆周均布有3个 与环形喷孔(10)连通的扇形流体通道(12)，环形喷孔(10)的面积是流体通道(12)总面积 的2-4倍，流体通道(12)的长度L大于其单个扇形面积水力直径的3倍。从通孔(3)通入 燃料，从流体通道(12)通入氧化剂，从而在燃烧室内形成"燃料-氧化剂-燃料"的推进剂 分布情况，即燃烧室内形成两个燃烧面。 本发明通过增大推进剂之间的接触面积可加快燃烧过程、縮短燃烧长度、提高燃 烧效率，并可大量减少头部的喷嘴数目以降低结构复杂程度和制造成本。本发明基于而不 局限于液体火箭发动机，还可以用于其他涉及气-气喷注的装置或设备中。
图i是本发明双同轴气-气喷嘴剖视图 图2是图1中A-A截面视图 图3是图1中B向视图 图4是分体式喷嘴主体结构示意图
具体实施方式
本发明首次提出双同轴气-气喷嘴，能在大流量工况下实现高的燃烧效率。提供 了双同轴气_气喷嘴及其设计方法，能保证推进剂能高效、稳定的燃烧，设计方法简单有 效。使用双同轴喷嘴的发动机，可大量减少头部的喷嘴数目。 如图1、2、3所示的双同轴气-气喷嘴，包括喷嘴主体(1)和圆柱套筒(2)，喷嘴主 体(1)为圆柱状，由外径递减的上段(4)、中段(5)和下段(6)组成，圆柱套筒侧壁设有多 个通孔(3)，圆柱套筒(2) —端连接在喷嘴主体(1)上段和中段之间的台肩(7)上构成一 个整体，并且在圆柱套筒和喷嘴主体之间形成有环形空腔(8)。喷嘴主体内部形成有中心 喷孔(9)和环形喷孔(10)，喷嘴主体侧面周向开设有3个径向孔(11)使中心喷孔(9)与 环形空腔(8)连通，三个径向孔的总面积大于中心喷孔(9)面积的1. 5倍；喷嘴主体上端面 上沿圆周均布有3个与环形喷孔(10)连通的扇形流体通道(12)，环形喷孔(10)的面积是 流体通道(12)总面积的2-4倍，流体通道(12)的长度L大于其单个扇形面积水力直径的 3倍。从通孔(3)通入燃料，从流体通道(12)通入氧化剂，从而在燃烧室内形成"燃料-氧 化剂_燃料"的推进剂分布情况，即燃烧室内形成两个燃烧面。 扇环形的加工可以通过线切割完成，由于双同轴喷嘴氧化剂环形通道需要一定的 长度，常规的加工方法很难整体加工，为了降低加工难度，可将喷嘴主体分开加工，然后焊 接为整体，再对焊接后的焊缝处和喷嘴出口进行精确加工以保证同轴度和关键尺寸达到公 差要求。如图4所示。
权利要求
双同轴气-气喷嘴，包括喷嘴主体(1)和圆柱套筒(2)，圆柱套筒侧壁设有多个通孔(3)，喷嘴主体和圆柱套筒连接构成一个整体，并且在圆柱套筒和喷嘴主体之间形成有环形空腔(8)，其特征在于喷嘴主体内部形成有中心喷孔(9)和环形喷孔(10)，喷嘴主体侧面开设有径向孔(11)使中心喷孔(9)与环形空腔(8)连通，喷嘴主体上端面上开有与环形喷孔(10)连通的流体通道(12)。
2. 如权利要求l所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于喷嘴主体(1)包括第一部件 (13)和第二部件(14)，两者通过焊接连接到一起。
3. 如权利要求l或2所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于喷嘴主体(1)为圆柱状， 由外径递减的上段(4)、中段(5)和下段(6)组成。
4. 如权利要求3所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于圆柱套筒(2) —端连接在喷 嘴主体(1)上段和中段之间的台肩(7)上。
5. 如权利要求l-4任一权利要求所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于流体通道 (12)垂直轴向的截面为扇形。
6. 如权利要求5所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于流体通道(12)在喷嘴主体上 端面沿圆周均布有3个，环形喷孔(10)的面积是流体通道(12)总面积的2-4倍，流体通道 (12)的长度L大于其单个扇形面积水力直径的3倍。
7. 如权利要求6所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于径向孔(11)在喷嘴主体侧面 周向均布有3个，三个径向孔的总面积大于中心喷孔(9)面积的1. 5倍。
8. 如权利要求l或2所述的双同轴气-气喷嘴，其特征在于从通孔(3)通入燃料，从 流体通道(12)通入氧化剂，从而在燃烧室内形成"燃料-氧化剂-燃料"的推进剂分布情 况，即燃烧室内形成两个燃烧面。
全文摘要
双同轴气-气喷嘴，使推进剂在发动机燃烧室中形成“燃料-氧化剂-燃料”的分布形态，以增大燃料和氧化剂的接触面积，从而在燃烧室内形成内、外两个环形燃烧面。包括喷嘴主体(1)和圆柱套筒(2)，圆柱套筒侧壁设有多个通孔(3)，喷嘴主体和圆柱套筒连接构成一个整体，并且在圆柱套筒和喷嘴主体之间形成有环形空腔(8)。喷嘴主体内部形成有中心喷孔(9)和环形喷孔(10)，喷嘴主体侧面开设有径向孔(11)使中心喷孔(9)与环形空腔(8)连通，喷嘴主体上端面上开有与环形喷孔(10)连通的流体通道(12)。可加快燃烧过程、缩短燃烧长度，能使推进剂在大流量工况下实现高的燃烧效率，并可大量减少头部的喷嘴数目以降低结构复杂程度和制造成本。
文档编号F02K9/00GK101737197SQ20081022625
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者杜正刚, 蔡国飙, 高玉闪 申请人:北京航空航天大学