[发明专利]一种过氧化氢推力室和发动机

说明书

本申请公开一种过氧化氢推力室和发动机，涉及航天发动机技术领域，过氧化氢推力室包括沿预设方向顺次密封连接的分解器、分配均流器、气液喷注器和燃烧器，分配均流器具有中心区域和环绕在中心区域外的环形区域，在中心区域间隔分布有多个第一通气孔，在环形区域环形间隔分布有多个第二通气孔；气液喷注器具有燃料通道、燃烧通道和节流通道，节流通道围绕在燃烧通道四周，燃料通道与燃烧通道连通；燃烧器包括套叠在一起的内衬和外壳，内衬的内部为燃烧内腔，内衬和外壳之间具有多个在周向上间隔分布的螺旋通道；多个第一通气孔、燃烧通道和燃烧内腔顺次连通，环形区域与气液喷注器之间形成有环形腔，环形腔、节流通道和多个螺旋通道顺次连通。

技术领域

本公开涉及航天发动机技术领域，尤其涉及一种过氧化氢推力室和发动机。

背景技术

在航天发动机领域中，对发动机的推力室进行冷却关系到发动机的使用安全性。

对于小推力、中低室压、快响应的过氧化氢推力室，由于其推力小、系统压力低，用于冷却的流量小，因此，实现良好冷却推力室的技术难度更大。

传统的过氧化氢推力室采用液膜冷却，但是由于中小推力的过氧化氢推力室的混合比较高，燃料流量小，采用燃料液膜冷却会使得比冲性能大大降低，且冷却孔加工难(即难以获得小内径的冷却孔)、均匀性控制差；而且采用过氧化氢液膜冷却的方法还存在可重复使用性差、热分解爆炸风险、安全性不足的缺点。因此不适用于中小推力的过氧化氢推力室。

发明内容

本申请的目的在于提供一种过氧化氢推力室，该过氧化氢推力室具有冷却效果好，密度比冲高的优点。

第一方面，本申请提供一种过氧化氢推力室，包括沿预设方向顺次密封连接的分解器、分配均流器、气液喷注器和燃烧器，分配均流器具有中心区域和环绕在中心区域外的环形区域，在中心区域间隔分布有多个第一通气孔，在环形区域环形间隔分布有多个第二通气孔；

气液喷注器具有燃料通道、燃烧通道和节流通道，节流通道围绕在燃烧通道四周，燃料通道与燃烧通道连通，外壳具有收敛区和咽喉区，燃烧内腔、收敛区和咽喉区沿预设方向顺次分布；

燃烧器包括套叠在一起的内衬和外壳，内衬的内部为燃烧内腔，内衬和外壳之间具有多个在周向上间隔分布的螺旋通道；

多个第一通气孔、燃烧通道和燃烧内腔顺次连通，

环形区域与气液喷注器之间形成有环形腔，环形腔与节流通道连通，节流通道和多个螺旋通道连通。

采用上述技术方案的情况下，过氧化氢进入分解器后，分解为高温的氧气和水蒸气，然后一部分经过分配均流器上的第二通气孔、气液喷注器的节流通道进入到内衬和外壳之间的螺旋通道中，然后从螺旋通道出来到达燃烧内腔的后方(即收敛区)；另一部分经过分配均流器上的第一通气孔、气液喷注器的燃烧通道进入到燃烧内腔中；而燃料经过气液喷注器的燃料通道进入到燃烧通道中，与燃烧通道中的过氧化氢分解气体混合后自发点火，并一同进入到燃烧内腔中，在燃烧内腔中继续燃烧。

一方面，分配均流器上的第一通气孔和第二通气孔可以实现对过氧化氢分解气体的分流、均流和降压降温目标。即：使一部分过氧化氢分解气体进入到螺旋通道中，另一部分进入到燃烧内腔中，达到分流目的；多个环形分布的第二通气孔可以使过氧化氢分解气体均匀分布地进入到螺旋通道中，从螺旋通道中盘旋喷出后，可以形成冷却气膜均分布在收敛区的四周，多个第一通气孔可以使过氧化氢分解气体均匀分布地进入到燃烧通道，达到均流的目的；设置第一通气孔和第二通气孔后，与分解器相比，分配均流器允许过氧化氢分解气体通过的有效截面积减小，从而可以起到节流的作用，达到降温、降压目的，使过氧化氢分解气体降温、降压后进入到螺旋通道和燃烧通道。

经过气液喷注器的节流通道后，过氧化氢分解气体再次降温降压，而且节流通道中的过氧化氢分解气体可以与燃料通道中的燃料进行热交换，达到降温降压的目的，还可以加热燃料，有利于燃料雾化和自发点火。