[实用新型]一种宽工况液氢液氧火炬式电点火装置

说明书

一种宽工况液氢液氧火炬式电点火装置，包括：点火室、氧喷嘴、氢腔外壳、火花塞；氢腔外壳的壳体壁上开有液氢进口；氧喷嘴上开有n个通孔，n个通孔的轴线相交于一点；点火室上端开有液氧进口，下端套有氢腔外壳，点火室下端的外壁和氢腔外壳之间的空腔作为液氢腔；点火室的内部安装有氧喷嘴，氧喷嘴将点火室的内部分隔为液氧腔和第二内腔；第二内腔的内壁上开有多个通孔；点火室下端连接下级预燃室或推力室的头部；火花塞插入点火室的第二内腔。本实用新型可拆卸、适应性强、方便电点火室与火花塞故障检测与维修，节省生产周期和研制成本。

技术领域

本实用新型涉及一种宽工况液氢液氧火炬式电点火装置，可用于航空航天、民用、点火和燃烧技术领域。

背景技术

氢氧补燃循环火箭发动机预燃室流量大，点火能量需求高，且燃气需进入推力室进一步燃烧，燃烧产物洁净度要求严格。火炬式电点火装置结构简单、点火能量高、可多次启动，且燃烧产物与预燃室、推力室完全相容，目前已广泛应用于氢氧火箭发动机，如美国的RL-10系列、J2发动机、航天飞机主发动机，欧洲的Vinci，日本的LE系列发动机，俄罗斯的RD-0120等。火炬式电点火器通过组织少量推进剂在点火室内燃烧，生成高温燃气引燃下游燃烧装置，其工作可靠性及对复杂工况的适应能力直接决定发动机能否正常工作。

目前液氢液氧火炬电点火器按照冷却方式可以分为两种：膜冷却和排放冷却。膜冷却式点火器通过燃料切向进入电点火室形成液膜，隔绝燃气保护火花塞和电点火室内壁不被烧蚀，如SSME、J2点火器等；排放冷却点火器仅少部分燃料参与燃烧，大部分燃料用于冷却火花塞和内壁，如RD0120点火器等。排放冷却点火器结构复杂，一般点火室内为富氧工况，火花塞附近无冷却剂，火花塞易烧蚀；现有SSME膜冷却方案点火器适应最高氢氧混合比1.42，地面试验中混合比到2.5时点火器发生烧蚀，有效膜冷却距离约238mm，工况范围难以满足我国氢氧补燃循环火箭发动机的设计要求，且SSME膜冷却方案点火器为非独立结构，氢喷孔位于下游燃烧装置导火管，不能单独试验，难以故障检测与维修。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种宽工况液氢液氧火炬式电点火装置，从点火器结构设计上提高点火可靠性，保证点火器长时间高可靠工作，解决了点火器在复杂点火工况下点火可靠性低、火花塞及点火器易烧蚀、多次点火的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种宽工况液氢液氧火炬式电点火装置，包括：点火室、氧喷嘴、氢腔外壳、火花塞；所述氢腔外壳的壳体壁上开有液氢进口；所述氧喷嘴上开有n个通孔，所述n个通孔的轴线相交于一点；所述点火室上端开有液氧进口，所述下端套有所述氢腔外壳，所述点火室下端的外壁和氢腔外壳之间的空腔作为液氢腔；点火室的内部安装有氧喷嘴，氧喷嘴将所述点火室的内部分隔为液氧腔和第二内腔；所述第二内腔的内壁上开有多个通孔；所述点火室下端的端面连接下级预燃室或推力室的头部；所述火花塞插入所述点火室的第二内腔。

所述氧喷嘴上n个通孔轴线的交点位于所述第二内腔。

所述氧喷嘴为圆柱体，所述n个通孔开在所述氧喷嘴的端面上。

氧喷嘴的端面上开有通孔的数量为2，所述氧喷嘴的轴线和火花塞的轴线相交，且所述氧喷嘴的2个通孔的轴线关于所述氧喷嘴的轴线和火花塞的轴线构成的平面对称。

所述点火室的上端为锥形体，下端为阶梯轴段。

所述点火室的内部开有通孔，所述通孔被氧喷嘴分隔为液氧腔和第二内腔，所述第二内腔的内壁上的通孔为切向孔。

所述切向孔的孔壁与所述第二内腔的内壁相切。

所述多个切向孔在所述第二内腔的轴线方向上排布为两排，两排切向孔交错排布，每排切向孔在第二内腔的周向上均布。