[发明专利]一种基于双路单喷嘴离心喷注器的空间双组元轨控发动机

说明书

一种基于双路单喷嘴离心喷注器的空间双组元轨控发动机，适用于航天飞行器的轨道机动、轨道转移等任务需求，包括安装接板、加热装置、控制阀、螺钉、主体结构、内喷嘴、外喷嘴、测温传感器、燃烧室和喷管，当控制阀开启后，氧化剂、燃烧剂两种推进剂分别进入离心式喷注器的外喷嘴、内喷嘴的旋流腔内进行高速旋转，在喷口形成旋流雾锥，并按照一定质量流量比例雾化喷出，两种推进剂在涂覆了耐高温抗氧化涂层的燃烧室内混合燃烧，最终形成高温燃气，在拉瓦尔喷管内膨胀加速，形成推力。

技术领域

本发明涉及一种基于双路单喷嘴离心喷注器和硅化钼复合涂层推力室的空间双组元轨控发动机，适用于航天飞行器的轨道机动、轨道转移等任务需求。

背景技术

双路单喷嘴离心式发动机采用嵌套结构的双路离心喷嘴来实现氧、燃两路推进剂的喷注，通过压降势能和旋流作用，使推进剂以高速的旋转射流状态喷出，在内、外力的扰动作用下，部分液滴雾化、蒸发参与自燃反应。

基于离心式单喷嘴喷注方案的空间轨控发动机具有高性能、长寿命、燃烧稳定性好以及可多次重复启动的特点，能够为大型卫星平台、在轨服务舱等航天器提供可靠动力，可以满足高效的轨道转移以及频繁的在轨机动等任务要求，具备很好的应用潜力。

但是，不同于高室压发动机，空间推进系统能够提供的工作压力有限，在较低的压降下要提高喷嘴的喷注效果比较困难。尤其对于离心式发动机而言，在低压降的条件下，难以获得理想的喷注速度和角度，影响雾化的质量。

此外，离心式喷注器的喷注形式和燃烧室的设计状态都会对燃烧和冷却产生至关重要的影响，而且存在严重的耦合关系。如果雾化、掺混的不充分，则发动机性能势必会大打折扣，如果燃烧温度分布不合理或者冷却不充分，则将导致燃烧室局部高温，进而影响工作寿命。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于双路单喷嘴离心喷注器和硅化钼复合涂层推力室的空间双组元轨控发动机。

本发明的技术方案是：一种基于双路单喷嘴离心喷注器的空间双组元轨控发动机，发动机包括控制阀、喷注器、推力室和温控装置；控制阀与喷注器连接，通过控制阀分别控制氧化剂、燃烧剂供给的通断；喷注器采用内外喷嘴同轴嵌入式旋流腔的结构，将氧化剂、燃烧剂喷入与之相连的推力室，温控装置为发动机提供温度保证，用以维持推进剂的正常状态。

进一步的，所述喷注器包括安装接板、主体结构、内喷嘴、外喷嘴；安装接板与主体结构连接，主体结构用于提供内喷嘴、外喷嘴、控制阀的连接接口；内喷嘴、外喷嘴均为带有旋流腔的中空圆柱体，顶端一侧带有一圈环槽，环槽内均匀分布若干切向孔；内喷嘴、外喷嘴在旋流腔底部以一定角度收缩，最终形成一个圆柱体的喷口，与外界环境连通；内喷嘴同轴装入外喷嘴内腔中并固定，形成内外喷嘴组合件。

进一步的，所述的安装接板为带有安装孔的中空圆板，主体结构的顶端插入安装接板的中心空部并连接；主体结构为顶端、底端分别有一个中心孔的圆柱体，两侧各有一个带有中心孔的圆柱台；主体结构底端中心孔内和圆柱体外均带有一个定位台阶；由内喷嘴、外喷嘴构成的内外喷嘴组合件从主体结构底部中心孔装入，压紧在主体结构中空的定位台阶上并固定；主体结构两侧带有中心孔的圆柱台分别与两台控制阀出口对接并固定。

进一步的，主体结构的顶端插入安装接板的中心空部并通过电子束焊接固定；内外喷嘴组合件压紧在主体结构中空的定位台阶上并通过电子束焊接固定。

进一步的，喷注器内路流量的调节通过内喷嘴切向孔的直径来控制，外路流量的调节通过外喷嘴切向孔的直径来控制。

进一步的，喷注器内路雾化角的角度通过内喷嘴喷口的长度来控制，外路雾化角的角度通过外喷嘴喷口的长度来控制。

进一步的，喷注器采用全电子束焊接结构。

进一步的，推力室通过电子束焊接与喷注器连接，温控装置通过激光焊接与喷注器连接。