[发明专利]一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器

说明书

技术领域

本发明属于航天推进技术领域，具体涉及一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器。

背景技术

为满足氢氧膨胀循环火箭发动机氢泵入口参数，使发动机顺利启动，须对箭体氢贮箱提供增压用规定温度下的氢气。国内氢氧发动机工作循环方式以燃气发生器循环为主，提供箭体氢贮箱增压的氢气是利用发动机燃气发生器输出的高温燃气对螺旋管内的液氢进行加热而获得。Vinci是由欧洲多国联合研制的高性能氢氧膨胀循环上面级发动机，在氢主阀前引出一股气氢为氢贮箱增压。我国为新一代运载火箭在研制的首台8吨膨胀循环发动机，发动机内部没有高温燃气，而从氢主阀前直接引出的气氢的温度又无法满足总体要求，因而采用混合器将发动机泵后的液氢与经推力室加热后的气氢进行充分混合，混合后的气氢用于箭体氢贮箱增压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器，将发动机氢泵后的液氢与经推力室加热后的气氢进行充分混合，混合后的气氢用于箭体氢贮箱增压。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器，包括壳体和引射管；引射管连接在壳体内，气氢音速喷嘴安装在壳体的气氢入口处，气氢音速喷嘴与引射管端部接触；气氢入口、引射管、壳体出口位于同一轴线；引射管的出口 与壳体之间形成环形间隙；壳体的液氢入口与氢泵的出口管路连接；氢泵的出口管路设置有液氢汽蚀管，氧涡轮的出口管路设置有气氢音速喷嘴；氢泵与氢涡轮分别与推力室连接，氧涡轮与推力室连接。

所述的引射管通过螺纹连接在壳体内。

所述的气氢音速喷嘴通过螺纹安装在壳体的气氢入口处。

所述的引射管上设计有凹槽。

所述的氢泵与氢涡轮分别通过螺栓与推力室连接。

所述的氧涡轮通过螺栓与推力室连接。

本发明所取得的有益效果为：

本发明充分利用膨胀循环发动机的特点，采用推力室夹套换热后的气氢与液氢混合得到箭体氢贮箱增压用氢气，并在氢泵后设有液氢汽蚀管控制液氢流量，在氧涡轮后设置有氢音速喷嘴控制气氢流量，打破了以往氢氧发动机利用高温燃气对液氢加热获得氢气的模式，在国内以氢氧为推进剂的发动机中尚属首例。本发明已应用于我国首台8吨级膨胀循环氢氧发动机的工程研制中，并通过多次发动机试车验证，均能实现液氢与气氢的充分混合，性能稳定。

附图说明

图1为混合器在膨胀循环发动机系统上设置图；

图2为同轴射流式混合器结构简图；

图中：1、氢泵；2、液氢汽蚀管；3、混合器；4、气氢音速喷嘴；5、氧涡轮；6、推力室；7、氢涡轮；8、壳体；9、引射管；10、气氢入口；11、螺纹；12、液氢入口；13、环形间隙；14、壳体出口；15、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明所述氢氧膨胀循环火箭发动机同轴射流式混合器3包括壳体8和引射管9；引射管9通过螺纹11连接在壳体8内，气氢音速喷嘴4通过螺纹安装在壳体8的气氢入口10处，气氢音速喷嘴4与引射管9端部接触；气氢入口10、引射管9、壳体出口14位于同一轴线；引射管9的出口与壳体8之间形成环形间隙13，使液氢和气氢在壳体出口14处形成同轴喷射，实现同轴射流式结构混合器；壳体8的液氢入口12与氢泵1的出口管路连接。氢泵1的出口管路设置有液氢汽蚀管2控制液氢流量，氧涡轮5出口管路设置有气氢音速喷嘴4控制气氢流量，以便充分混合后能得到增压用规定温度下的氢气；为方便引射管9的安装，引射管9上设计有凹槽15。氢泵1与氢涡轮7分别通过螺栓与推力室6连接，氧涡轮5通过螺栓与推力室6连接。混合器3采取气氢从中间对液氢进行引射的结构，气氢通过引射管9中心，液氢通过壳体8与引射管9形成的环形间隙13，利用液氢和气氢高速射流卷吸效应在混合器3出口混合而成混合后氢气。