本發(fā)明涉及固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，是一種雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室。

背景技術(shù)：

固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是一種采用液體氧化劑和固體燃料作為推進(jìn)劑組合的新型火箭推進(jìn)系統(tǒng)。由于固液發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料和氧化劑分別貯存，所以其有著不同于固體或液體發(fā)動(dòng)機(jī)的獨(dú)特的特點(diǎn)，擁有了經(jīng)濟(jì)性好、安全性好、環(huán)保性好、易于推力調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。預(yù)期在航天領(lǐng)域，特別是中小型探空火箭、亞軌道飛行器和高空高速巡航飛行器等方面有著廣闊的發(fā)展前景。

但是由于固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化劑和燃料是異相、非預(yù)混的，因此其燃燒室內(nèi)的燃燒是一種典型的擴(kuò)散燃燒過(guò)程，由此造成了固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的固體燃料藥柱燃速相對(duì)較低的缺點(diǎn)。此外，由于氧化劑和燃料混合程度較差，因此燃燒效率一般比液體和固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)都低。提高固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的燃速和燃燒效率是固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展過(guò)程中必須解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提出了一種雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室。藥柱分段旋轉(zhuǎn)裝填后，發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)流場(chǎng)受到很大的影響，在藥柱間的銜接段會(huì)產(chǎn)生漩渦，它會(huì)延長(zhǎng)氧化劑和燃料在燃燒室內(nèi)的停留時(shí)間，增強(qiáng)兩者間的摻混，促進(jìn)燃燒，進(jìn)而提高了燃料的燃速和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。

一種雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室方案，包括前燃室組件、前段雙孔形固體燃料藥柱、中間腔組件、后段雙孔形固體燃料藥柱、后燃室組件、噴管組件和燃燒室殼體。

所述的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體中沿徑向裝填兩段相同幾何外形的固體燃料藥柱，兩段藥柱旋轉(zhuǎn)30°-60°的角度裝填。每段固體燃料藥柱上都有兩個(gè)貫穿的孔，兩個(gè)孔的位置關(guān)系和幾何尺寸可以保證在相同的燃速下，燃面退移到中間腔內(nèi)徑邊界的時(shí)間與兩孔燒穿的時(shí)間相同。兩段藥柱之間設(shè)置一段中間腔，其使用的材料為耐燒蝕的高硅氧，經(jīng)前段藥柱而未參與反應(yīng)的氧化劑和前段藥柱熱解但未燃燒的燃料可以在中間腔進(jìn)行較充分的混合燃燒。在發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的前端裝配發(fā)動(dòng)機(jī)前燃室組件，前燃室組件的作用主要是在此處產(chǎn)生回流，促進(jìn)液體氧化劑的氣化，增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑和燃料在此處的摻混，從而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)前段藥柱的燃速和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體的后端裝配發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室組件，發(fā)動(dòng)機(jī)的后燃室主要作用是進(jìn)一步促進(jìn)未反應(yīng)的氧化劑和燃料之間的摻混，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。在后燃室組件的后端裝配發(fā)動(dòng)機(jī)噴管組件。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明采用雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥形式，兩段藥柱旋轉(zhuǎn)30°-60°角度裝填后，延長(zhǎng)了氧化劑和燃料在燃燒室內(nèi)的行程，可以增大燃料燃速，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率；

(2)本發(fā)明在兩段藥柱之間設(shè)置中間腔，有利于進(jìn)一步促進(jìn)未反應(yīng)的燃料和氧化劑之間的摻混，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率；

(3)本發(fā)明采用雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥形式，兩段藥柱旋轉(zhuǎn)30°-60°角度裝填后，后段藥柱端面對(duì)上游燃?xì)饩哂凶璧K作用，可以使上游未充分燃燒的氧化劑和燃料擴(kuò)散到后段藥柱通道中心，充分地進(jìn)行混合燃燒。這將使后段藥柱的燃速升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率提高；

(4)本發(fā)明中利用雙孔形固體燃料藥柱形狀的設(shè)計(jì)，裝填率較高，在燃燒過(guò)程中藥柱中間也不易因燒蝕而脫落，并且沒(méi)有改變發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的外形，與通用固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相互替換性好。

附圖說(shuō)明

圖1是一種雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室示意圖；

圖2是雙孔形藥柱幾何型面示意圖；

圖3是兩段藥柱旋轉(zhuǎn)裝藥示意圖。

圖中：

1–前燃室組件 2–前段固體燃料藥柱 3–中間腔組件

4–后段固體燃料藥柱 5–后燃室組件 6–噴管組件

7–燃燒室殼體

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明是一種雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)推力室，如圖1、圖2所示，包括前燃室組件1、前段固體燃料藥柱2、中間腔組件3、后段固體燃料藥柱4、后燃室組件5、噴管組件6、燃燒室殼體7。

所述固體燃料藥柱裝填入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體中，中間腔外壁面與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體內(nèi)壁面通過(guò)粘接配合。發(fā)動(dòng)機(jī)噴管組件、后燃室組件和燃燒室殼體的后端采用長(zhǎng)螺栓連接，并采用O型密封圈保證氣密。

所述前段固體燃料藥柱2和后段固體燃料藥柱4為兩段幾何外形相同的雙孔形藥柱，兩段藥柱旋轉(zhuǎn)30°-60°的角度裝填，其裝藥示意圖如圖3所示(將雙孔形藥柱的兩個(gè)孔的圓心相連作一條直線，以前端固體燃料藥柱2的連線為基準(zhǔn)，后段固體燃料藥柱4上的連線需要旋轉(zhuǎn)30°-60°，即說(shuō)明書(shū)附圖3中的角度A)，藥柱的外壁面與發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體7的內(nèi)壁面通過(guò)粘接配合。藥柱上兩個(gè)孔的位置關(guān)系和幾何尺寸可以保證在相同的燃速下，燃面退移到中間腔3內(nèi)徑邊界的時(shí)間與兩孔燒穿的時(shí)間相同。在前段固體燃料藥柱2和后段固體燃料藥柱4之間設(shè)置中間腔3，使用的材料為耐燒蝕的高硅氧，經(jīng)前段藥柱而未參與反應(yīng)的氧化劑和前段藥柱熱解但未燃燒的燃料可以在中間腔進(jìn)行較充分的混合燃燒。

在推力室的前燃室組件1和后燃室組件5處，燃燒室內(nèi)的燃?xì)鉁囟群芨?，在其?nèi)壁面粘接絕熱復(fù)合材料做成的絕熱層，以對(duì)其形成良好的熱防護(hù)效果。發(fā)動(dòng)機(jī)噴管組件6的核心部件為前段收斂、后段擴(kuò)張的拉瓦爾噴管，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)高溫燃?xì)獾呐蛎浐图铀賴姵?，以產(chǎn)生較為理想的推力。

發(fā)動(dòng)機(jī)噴管組件6、后燃室組件5和燃燒室殼體7的后端采用長(zhǎng)螺栓連接，并采用O型密封圈保證氣密。

固液混合火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，燃燒區(qū)放出的熱量對(duì)固體燃料加溫，當(dāng)固體燃料表面達(dá)到一定的溫度時(shí)，固體燃料就開(kāi)始?xì)饣?。液體氧化劑通過(guò)噴注器噴入前燃室組件1后，經(jīng)過(guò)霧化和蒸發(fā)，并受燃燒區(qū)放出熱量的影響而氣化，然后進(jìn)入前段固體燃料藥柱2中與固體氣化燃料進(jìn)行反應(yīng)。前燃室組件1的作用主要是在此處產(chǎn)生回流，促進(jìn)液體氧化劑的氣化，增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)氧化劑和燃料在此處的摻混，從而可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)前段藥柱的燃速和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性。

經(jīng)前段固體燃料藥柱2而未參與反應(yīng)的氧化劑和前段固體燃料藥柱2熱解但未燃燒的燃料進(jìn)入中間腔3后，可以進(jìn)行更加充分的混合。后段固體燃料藥柱4端面對(duì)上游燃?xì)饩哂凶璧K作用，可以使上游未充分燃燒的氧化劑和燃料擴(kuò)散到后段藥柱通道中心，充分地進(jìn)行混合燃燒。這將使后段固體燃料藥柱4的燃速升高，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率提高。

發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室殼體7后端裝配發(fā)動(dòng)機(jī)后燃室組件5，發(fā)動(dòng)機(jī)的后燃室組件5主要作用是進(jìn)一步促進(jìn)未反應(yīng)的氧化劑和燃料之間的摻混，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。燃燒之后的高溫高壓燃?xì)馔ㄟ^(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)噴管組件6中的拉瓦爾噴管膨脹并加速噴出，產(chǎn)生反作用推力。

本發(fā)明利用雙孔形固體燃料藥柱形狀的設(shè)計(jì)，裝填率較高，在燃燒過(guò)程中藥柱中間也不易因燒蝕而脫落。并且沒(méi)有改變發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的外形，與通用固液火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相互替換性好。

本發(fā)明采用雙孔形分段旋轉(zhuǎn)裝藥形式，兩段藥柱旋轉(zhuǎn)30°-60°角度裝填，可以延長(zhǎng)氧化劑和燃料在燃燒室內(nèi)的行程，且后段藥柱端面對(duì)上游燃?xì)饩哂凶璧K作用，可以使上游未充分燃燒的氧化劑和燃料擴(kuò)散到后段藥柱通道中心，充分地進(jìn)行混合燃燒，從而增大燃料燃速，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效率。

本發(fā)明在前段固體燃料藥柱和后段固體燃料藥柱之間設(shè)置中間腔，使用的材料為耐燒蝕的高硅氧，經(jīng)前段藥柱而未參與反應(yīng)的氧化劑和前段藥柱熱解但未燃燒的燃料可以在中間腔進(jìn)行較充分的混合燃燒。