[发明专利]一种一体化液体火箭发动机推力室顶盖结构

说明书

一种一体化液体火箭发动机推力室顶盖结构，属于机械技术领域。本发明包括承力端面、推进剂进口弯管、推进剂进口法兰、顶盖内腔、内锥面、外锥面、顶盖底面、承力壁；液体火箭发动机推力室产生的推力自顶盖底面传递至顶盖，并通过内锥面和外锥面形成的三角形承力结构传递至承力壁，最后通过承力端面传递至发动机机架；推进剂自推进剂进口法兰处的推进剂入口进入顶盖，流经推进剂进口弯管进入顶盖内腔，然后进入下游喷嘴。

技术领域

本发明涉及一种一体化液体火箭发动机推力室顶盖结构，属于机械技术领域。

背景技术

传统的液体火箭发动机顶盖一般用来与进口法兰、均流板零件等组成推进剂集液腔。为使推力室喷嘴出口流量均匀，需在顶盖内部设置均流板等结构使得集液腔中的总压畸变减小，增加了结构重量。此外，对于采用非自燃推进剂的火箭发动机，需要设置点火器用以推力室的点火起动。因此在顶盖上方需要焊接承力座、支板等结构与发动机机架相连，以增加点火器的安装空间。这种设计对顶盖与承力座之间的焊缝质量要求较高，增加了结构风险，不利于承受大吨位推力；此外，为保证焊缝质量，焊接热输入量较大，焊接变形及焊接应力较大，工艺性及可靠性均较差。

在某些发动机中，顶盖还会设计成与发动机机架直接连接的结构，这种设计可承受发动机大吨位推力。而在这种情况下，受顶盖中心区域空间所限，推力室的点火器一般设置在顶盖外侧，通过燃气引出管将点火燃气引入推力室，既增加了结构重量，也增加了点火燃气烧穿引出管的风险。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种一体化液体火箭发动机推力室顶盖结构，一体成型、可靠性高，同时具备降低推进剂在内腔的总压畸变、承受火箭发动机大吨位推力的功能。

本发明的技术解决方案是：一种一体化液体火箭发动机推力室顶盖结构，包括承力端面、推进剂进口弯管、推进剂进口法兰、顶盖内腔、内锥面、外锥面、顶盖底面、承力壁；

液体火箭发动机推力室产生的推力自顶盖底面传递至顶盖，并通过内锥面和外锥面形成的三角形承力结构传递至承力壁，最后通过承力端面传递至发动机机架；推进剂自推进剂进口法兰处的推进剂入口进入顶盖，流经推进剂进口弯管进入顶盖内腔，然后进入下游喷嘴。

进一步地，所述承力端面与发动机常平座对接，将推力室产生的推力传递至发动机。

进一步地，所述承力端面为平面圆环形状，与发动机常平座对接，圆环内圆围成的空心圆柱空间为点火器的安装空间。

进一步地，还包括若干点火器窗口和点火器螺栓孔；发动机推力室顶盖结构与发动机连接后，点火器通过点火器窗口进出安装空间，并通过点火器螺栓孔与顶盖相连。

进一步地，所述推进剂进口弯管为两端形状、面积不同的弯管状结构，其中与推进剂进口法兰相连的一侧为圆形，与顶盖内腔相连的一侧为近似的长椭圆跑道形。

进一步地，推进剂自推进剂进口法兰处的推进剂入口进入顶盖，流经推进剂进口弯管进入顶盖内腔，然后进入下游喷嘴；

进一步地，还包括若干圆柱形加强筋；所述圆柱形加强筋位于承力壁两侧，用以提高承力壁刚度及强度，提高顶盖整体承力能力。

进一步地，所述顶盖内腔由内锥面、外锥面、顶盖底面围成的封闭腔组成，依靠内锥面和外锥面形成的凸腔，在有限的体积内增大内腔容积，提高流动均匀性。

进一步地，所述承力壁与内锥面和外锥面形成的夹角中心线重合，以提高顶盖结构承力能力。

进一步地，所述顶盖为集成设计、一体成型，取消焊接结构消除焊缝，避免焊接变形及焊接应力，提高了零件本质可靠性。

本发明与现有技术相比的优点在于：