СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА КАМЕРЫ ЖИДКОСТНОГО РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2007 года по МПК F02K9/52 

Изобретение относится к энергетическим установкам летательных аппаратов, а именно к смесительным головкам камер жидкостных ракетных двигателей.

Наиболее эффективно настоящее изобретение может быть использовано при создании смесительных головок жидкостных ракетных двигателей, работающих по генераторной схеме на компонентах кислород-керосин.

Одним из основных направлений в развитии камер сгорания ЖРД является непрерывный рост тяги, экономичности и улучшение весовых характеристик. При этом происходит рост относительной расходонапряженности с одновременным повышением давления в камере сгорания, особенно в связи с созданием камер сгорания, работающих по схеме с дожиганием генераторного газа.

Дальнейшее повышение расходонапряженности с применением существующих конструкций головок камер сгорания с последовательным расположением полостей компонентов затруднительно вследствие увеличения скоростей газа в зоне смешения компонентов, так как это ослабляет процесс внедрения жидкости в газ и снижает экономичность камеры сгорания.

Известна смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая форсунки для подачи одного компонента, щелевые каналы для подачи другого компонента, выполненные в виде шестигранных щелей одинаковой толщины вокруг профилированных выходных частей форсунок (патент Франции №2543222 - прототип).

В известной смесительной головке форсунки окислителя консольно установлены в силовом днище. Окислитель подается в форсунки из общего питающего канала, выполненного в виде шарового сегмента, в плоской части которого установлены форсунки. Горючее поступает через кольцевую щель, образованную днищем и стенкой камеры сгорания, перераспределяется по зазору между форсунками и поступает в камеру сгорания, где перемешивается с окислителем.

Основными недостатками смесительной головки является значительное гидравлическое сопротивление по линии горючего и повышенная скорость горючего, вызванные загроможденностью тракта горючего силовым днищем и необходимостью подачи всего расхода горючего через достаточно узкую кольцевую щель, значительная неравномерность распределения горючего по шестигранным щелям, связанная с тем, что на периферийных участках обеспечивается больший расход горючего, чем в центральной части.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и создание смесительной головки камеры ЖРД с улучшенными характеристиками.

Указанная задача достигается тем, что, в предложенной смесительной головке камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащей корпус с коллектором, пояса подачи жидкого компонента, соединенные с коллектором при помощи каналов, расположенные коаксиально и образующие кольцевые щели для подачи газообразного компонента, согласно изобретению каналы, соединяющие полости поясов с полостью коллектора, установлены входной частью в полости коллектора, а выходной - в полости пояса.

Для обеспечения возможности настройки каждого пояса на заданный расход, во входной части каналов установлены жиклеры.

Для уменьшения осевых размеров смесительной головки и камеры в целом, в поясах подачи жидкого компонента выполнены пазы для размещения каналов.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом и другими известными решениями в данной области техники показал, что изложенная совокупность признаков неизвестна из существующего уровня техники, на основании чего можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию изобретения «новизна».

При анализе других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, не были выявлены, а изложенная совокупность признаков не следует явным образом для специалиста из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «изобретательский уровень»

Соответствие предлагаемого технического решения критерию «промышленная применимость» следует из приведенного ниже примера конкретного выполнения смесительной головки камеры ЖРД.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез предложенной смесительной головки, на фиг.2 - вид слева.

Основными элементами предложенной смесительной головки являются:

1 - корпус;

2 - коллектор;

3 - трубки;

4 - каналы;

5 - кольцевые пояса;

6 - отверстия;

7 - жиклеры.

Смесительная головка имеет корпус 1 с коллектором 2. Внутри корпуса 1 на трубках 3 с каналами 4 концентрично расположены кольцевые пояса 5, в которых выполнены отверстия 6 для подачи жидкого компонента. На входной части каналов 4 установлены жиклеры 7.

Предложенная смесительная головка работает следующим образом.

Жидкий компонент из полости коллектора 2 через каналы 4 подается в отверстия 6, расположенные на кольцевых поясах 5, и далее в камеру сгорания. Настройка расхода каждого пояса жидкого компонента на свой расход для обеспечения, таким образом, требуемой равномерности расхода жидкого компонента через каждый пояс завесы, обеспечивается путем доработки жиклеров 7, расположенных во входной части каждого канала 4.

Трубки 3 с каналами 4 расположены в разных плоскостях, что обеспечивает малую степень зажатия сечения и, следовательно, пониженную скорость газа в зоне смешения.

Генераторный газ подается через осевые кольцевые щели, образованные концентрично расположенными поясами 5, что обеспечивает подогрев жидкого компонента и улучшает тем самым процесс смесеобразования.

Пониженные скорости газа и возможность повышения скорости истечения жидкости с малыми потерями позволяет значительно повысить степень внедрения жидкости в газ и тем самым улучшить смесеобразование.

Использование предложенного технического решения позволит создать смесительную головку, обеспечивающую повышенную полноту смесеобразования при пониженной скорости генераторного газа.

Изобретение относится к энергетическим установкам летательных аппаратов, а именно к смесительным головкам камер жидкостных ракетных двигателей. В смесительной головке камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащей корпус с коллектором, пояса подачи жидкого компонента, соединенные с коллектором при помощи каналов, расположенные коаксиально и образующие кольцевые щели для подачи газообразного компонента, согласно изобретению каналы, соединяющие полости поясов с полостью коллектора, установлены входной частью в полости коллектора, а выходной - в полости пояса. Во входной части каналов установлены жиклеры. В поясах подачи жидкого компонента выполнены пазы для размещения каналов. Изобретение обеспечивает повышенную полноту смесеобразования при пониженной скорости генераторного газа. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащая корпус с коллектором, пояса подачи жидкого компонента, соединенные с коллектором при помощи каналов, расположенные коаксиально и образующие кольцевые щели для подачи газообразного компонента, отличающаяся тем, что каналы, соединяющие полости поясов с полостью коллектора, установлены входной частью в полости коллектора, а выходной - в полости пояса.2. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что во входной части каналов установлены жиклеры.3. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя по п.1, отличающаяся тем, что в поясах выполнены пазы для размещения каналов.