[发明专利]一种一体式承力均流顶盖装置

说明书

一种一体式承力均流顶盖装置，包括对接法兰、入口段、顶盖、承力装置、整流装置、支撑肋；对接法兰端口为推进剂入口，对接法兰通过入口段与顶盖相连，入口段周围设置辐射状支撑肋，支撑肋分别连接对接法兰、入口段和顶盖；顶盖上端连接承力装置，用于推力传递；顶盖下端连接整流装置，用于保证进入各喷嘴的推进剂均匀分布；顶盖过轴线截面呈双峰型，中心凹腔为带中心孔的圆台形平台，用于点火器的连接和安装；顶盖上设置径向窗口，用于操作安装点火器或点火器电缆引出；顶盖上还设置有用于吊装的吊装孔。该一体式承力均流顶盖装置可承内压、可传推力、压力和流量分布均匀性高、一体成型无焊接。

技术领域

本发明涉及一种一体式承力均流顶盖装置，可用于航空航天、热能工程、燃烧技术领域。

背景技术

液体火箭发动机推力室在高温、高压和复杂振动环境下工作，推力室头部主要包括承力座、顶盖、喷注器、集合器等结构，作为发动机推力室上零件数量最多，结构最复杂，焊接/连接数量最多的部件，其结构可靠性直接关系到推力室工作的可靠性。

推力室将燃料的化学能转化为热能后，经喷管喷出产生推力。该推力通过推力室头部承力座传递给常平座，并通过常平座将几乎全部推力传递给箭体。承力座与顶盖相连，通常顶盖结构形式有三种：1)球形顶盖；2)三心顶盖；3)锥形顶盖。前两种结构形式主要承受推进剂的压力，不传递推力；锥形顶盖除承受腔内的液体压力外，要承受并传递推力。顶盖结构设计不合理易造成结构变形甚至破坏等问题。

喷注器的主要功用是在规定的喷注器压降和流量下，将推进剂均匀地喷入燃烧室，保证设计的混合比分布和质量分布，并迅速完成雾化、混合过程。由顶盖等组成的腔体内部流场压力分布情况等影响进入喷注器各喷嘴的流量分布均匀性，直接关系到推力室燃烧效率、稳定性等工作性能，甚至在流量分布不均时会造成喷嘴局部混合比偏高，造成喷嘴烧蚀。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种一体式承力均流顶盖装置，可承内压、可传推力、压力和流量分布均匀性高、无焊接。

本发明的技术解决方案是：

一种一体式承力均流顶盖装置，包括对接法兰、入口段、顶盖、承力装置、整流装置、支撑肋；

对接法兰端口为推进剂入口，对接法兰通过入口段与顶盖相连，入口段周围设置辐射状支撑肋，支撑肋分别连接对接法兰、入口段和顶盖；顶盖上端连接承力装置，用于推力传递；顶盖下端连接整流装置，用于保证进入各喷嘴的推进剂均匀分布；顶盖过轴线截面呈双峰型，中心凹腔为带中心孔的圆台形平台，用于点火器的连接和安装；顶盖上设置径向窗口，用于操作安装点火器或点火器电缆引出；顶盖上还设置有用于吊装的吊装孔。

进一步的，入口段由圆截面逐渐过渡为长圆截面，与对接法兰连接处为圆截面，与顶盖相贯截面为长圆截面；且入口段与顶盖相贯处设置倒圆角，且倒圆角直径为顶盖壁厚的1～1.5倍。

进一步的，入口段轴线与顶盖轴线夹角为60°～90°；且当入口段轴线与顶盖轴线夹角为90°时，双峰高度比入口段与顶盖相贯长圆截面轴向高度相同或略高。

进一步的，入口段为1个、两个或多个，沿顶盖周向均匀分布。

进一步的，推进剂为气体或液体，其中到达入口段与顶盖相贯长圆截面时气体流速不超过150m/s；液体流速不超过40m/s。

进一步的，承力装置的壁厚为顶盖壁厚的2～2.5倍。

进一步的，整流装置外缘和内缘分别搭接在顶盖的外侧柱内壁与中心柱壁面上，由直线段、四圆弧段、直线段组成，从靠近外缘处开始，直线段与外侧柱内壁搭接，后连接四圆弧段，包括过渡圆弧、下凹圆弧1、上凸圆弧、下凹圆弧2，最后通过一直线段与中心柱壁面相连，各圆弧间相切，且R_下凹1：R_上凸：R_下凹2＝1:1:5，整流装置整体呈宽圆环薄板波浪式结构。