[发明专利]汽蚀管及火箭发动机

说明书

本发明涉及航天发动机技术领域，具体涉及一种汽蚀管及火箭发动机，其中，汽蚀管包括多个相互并联的管单元，每一所述管单元均包括进口、出口、喉部。由于汽蚀管包括多个相互并联的管单元，在总设计流量不变的情况下，多个管单元内的流量之和等于总设计流量，每个管单元内的流量变小，对应的每个管单元的喉部处的截面积也相应减小，汽蚀管整体的喉部处的截面积不会增加，同时由于每个管单元内的流量变小，能够在保证压力损失系数较小及流量系数的稳定性的前提下，将管单元的长度减小，从而使该汽蚀管整体的长度减小，整体占用体积较小，有利于发动机总装结构的布局。

技术领域

本发明涉及航天发动机技术领域，具体涉及一种汽蚀管及火箭发动机。

背景技术

在火箭发动机中广泛采用汽蚀管作调整元件。流体经过汽蚀管时，固定其入口压力，随着出口压力的降低，喉部流速增大，压力降低。当喉部压力降低到饱和蒸气压时，其流量方程为：

式中p_iv为汽蚀管的入口压力；

p_s为液体在环境温度下的饱和蒸气压；

C_d为汽蚀管的流量系数。

汽蚀管的另一个重要参数是压力损失系数。压力损失系数的定义为：

δ＝(p_iv-p_ev)/p_iv

式中p_iv，p_ev汽蚀管刚发生汽蚀时的进口和出口压力。

汽蚀管的几何型面影响压力损失系数的大小和流量系数的稳定性。在发动机系统中，要求压力损失系数小和流量系数稳定。广为应用的典型汽蚀管包括收敛段、喉部处有一圆柱段、喉部与出口之间有一扩张段，然后突然扩张到导管直径。收敛段、圆柱段、扩张段用圆弧连接。

实际上为了保证较小的压力损失系数，汽蚀管的扩张段仍然要有较长的长度，例如图1所示的汽蚀管，设计入口压力15MPa，设计流量11kg/s，按照上述设计原则，整个汽蚀管长达16cm，汽蚀管尺寸较大，会导致发动机总装结构布局困难。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的汽蚀管长度较长、导致发动机总装结构布局困难的缺陷，从而提供一种可缩短长度的汽蚀管及火箭发动机。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种汽蚀管，包括多个相互并联的管单元，每一所述管单元均包括进口、出口、喉部。

可选地，所述汽蚀管还包括本体部，多个所述管单元集成在所述本体部上。

可选地，多个所述进口相交

可选地，所述管单元的数量为5个。

可选地，所述管单元包括连接在所述进口与所述喉部之间的收敛段，所述收敛段为圆弧段。

可选地，所述收敛段的收敛角为60°。

可选地，所述喉部与所述出口之间设有扩张段，所述扩张段的扩张角为6°－8°。

可选地，所述喉部处设有圆柱段，所述收敛段与所述圆柱段的一端通过圆弧连接，所述扩张段与所述圆柱段的另一端通过圆弧连接。

可选地，所述出口处的直径为d1，所述喉部处的直径为d，d1与d的比值为A，1.3≤A≤3。

本发明还提供一种火箭发动机，包括所述的汽蚀管。

本发明技术方案，具有如下优点：