[发明专利]一种单组元液体推进剂火箭发动机

权利要求书

1.一种单组元液体推进剂火箭发动机，包括燃烧室与设于燃烧室一端的推力室，所述燃烧室内设有催化区，其特征在于：所述燃烧室远离所述推力室的一端设有与推进剂供应系统连接的推进剂分配器，所述推进剂分配器与所述催化区之间设有沿发动机轴线依次设置的破碎蒸发区、饱和蒸汽区、吸附区；通过所述饱和蒸汽区进行稳压，平衡推进剂供应系统供应压力波动导致的推进剂流量变化；所述吸附区内设有吸附剂与催化剂，催化剂比表面积大于吸附剂比表面积，推进剂在吸附剂表面的外扩散阻力小于催化剂，推进剂在吸附剂表面的内扩散阻力大于催化剂，吸附剂活性位集中于外表面，提高对推进剂的吸附与释放能力；通过吸附区增大推进剂进入催化剂表面燃烧过程的运动阻力，降低燃烧过程推进剂的浓度波动。

2.根据权利要求1所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述燃烧室的外壁上沿所述推进剂分配器向推力室方向依次设有第一近绝热区、第一启动加热区、第二近绝热区、负荷自适应区、第二启动加热区；所述负荷自适应区与第二启动加热区之间设有缠绕于燃烧室外壁上的再生冷却管道；所述再生冷却管道一端与推进剂供应系统连接，另一端与所述推进剂分配器连接；

所述第一近绝热区设于所述破碎蒸发区外壁上，所述第一启动加热区跨所述破碎蒸发区与饱和蒸汽区设置，所述第二近绝热区跨所述饱和蒸汽区与吸附区设置，所述负荷自适应区设于所述吸附区的外壁上，所述再生冷却管道与第二启动加热区均设于所述催化区的外壁上。

3.根据权利要求2所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述第一近绝热区沿发动机轴线长度占所述破碎蒸发区长度的3/4，用于保证推进剂进入该区域后具有一定射流刚性，将推进剂雾化为小粒径的液滴。

4.根据权利要求3所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述第一启动加热区沿发动机轴线长度占所述破碎蒸发区的1/4剩余长度以及所述饱和蒸汽区长度的1/2。

5.根据权利要求4所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述第二近绝热区的沿发动机轴线长度占所述饱和蒸汽区的1/2剩余长度以及所述吸附区长度的1/2。

6.根据权利要求5所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述负荷自适应区沿发动机轴线长度占所述吸附区的剩余1/2长度。

7.根据权利要求2所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：所述负荷自适应区内的燃烧室外壁上设有若干个散热筋，通过散热阻断大负荷条件下催化区燃烧过程再生冷却无法交换的热量；所述散热筋表面覆盖有SiC涂层，粗糙度范围10μm～200μm。

8.根据权利要求1所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：催化剂颗粒粒径大于吸附剂颗粒粒径，且催化区余隙大于吸附区余隙。

9.根据权利要求1所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：催化剂采用表面孔径集中分布于45～55nm的催化剂。

10.根据权利要求1所述的单组元液体推进剂火箭发动机，其特征在于：吸附剂比表面积控制在50～100m²/g，通过制备过程确保吸附剂的平均孔径分布控制在50nm以上，使得其既具有一定的吸附表面且表面吸附阻力较小；同时采用高导热系数的金属氧化物材料作为吸附剂载体。