СМЕСИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА КАМЕРЫ СГОРАНИЯ ЖРД Российский патент 2018 года по МПК F02K9/52 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

В настоящее время одной из основных проблем при создании ЖРД является получение высокого значения удельного импульса тяги за счет обеспечения предельно высокой полноты сгорания топлива.

Известна смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с днищем и установленные в нем втулки, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода жидкого и газообразного компонентов. В указанную смесительную головку введены смесительные элементы, закрепленные на выходных концах втулок.

Каждый смесительный элемент состоит из двух концентрически соединенных между собой колец, на одной из внутренних поверхностей которых выполнены две винтовые нарезки с образованием коллектора между ними. Коллектор соединен наклонными отверстиями с каналами подвода газообразного компонента. Наклонные отверстия выполнены на противоположных стенках газового канала, равномерно смещены относительно друг друга. Первая винтовая нарезка по потоку горючего обеспечивает стойкость поверхности канала от термического воздействия горения в канале. Вторая винтовая нарезка обеспечивает подачу части горючего через торец канала для обеспечения его охлаждения (патент RU №2170841, заявка №99124002/06 от 15.11.1999 г.).

В такой смесительной головке часть горючего подается не в отверстия, а используется для охлаждения торцов каналов, что снижает эффективность смесеобразования компонентов топлива и, соответственно, удельный импульс тяги двигателя.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение оптимального смесеобразования всего расхода компонентов топлива с одновременным обеспечением надежного охлаждения торцов каналов горючего смесительной головки.

Указанная задача достигается тем, что смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента.

На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются равномерно в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны подвода жидкого компонента перекрыты перемычками. Перед перемычками и перед торцом канала жидкого компонента выполнены кольцевые канавки. По другой половине пазов весь расход горючего поступает к торцу канала, охлаждает его стенку, далее разворачивается в канавке и по остальным пазам направляется к отверстиям, что обеспечивает повышение эффективности смесеобразования.

Сущность предложенного изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид смесительной головки, на фиг. 2 - втулки и газовый канал, на фиг. 3 - развертка канала жидкого компонента, на фиг. 4 - схема движения жидкого компонента по пазам жидкого компонента.

Смесительная головка включает в себя корпус (1) с выполненными в нем втулками (3), образующими концентрически расположенные каналы жидкого (4) и газообразного (5) компонентов. Втулки, образующие каналы жидкого компонента, соединены между собой перепускными каналами (6). Каждая втулка состоит из внутреннего (7) и наружного колец (8), соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами (10), между которыми находятся пазы (11) подвода жидкого компонента. На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия (12), соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны повода жидкого компонента перекрыты перемычками (13). Перед перемычками расположена канавка (14). По другой половине пазов горючее поступает к торцу канала (15), охлаждает его стенку (16), далее разворачивается в канавке (17) и по остальным пазам направляется к отверстиям.

Предложенная смесительная головка работает следующим образом:

Газообразный компонент через дросселирующие отверстия (2) поступает в каналы газообразного компонента (5), расположенные между втулками (3).

Жидкий компонент через перепускные каналы (6) поступает в каналы (4), образованные наружными и внутренними кольцами втулок и далее, по пазам (11), расположенным между ребрами (10) направляется к выходным концам втулок. По половине пазов жидкий компонент доходит сразу до торца канала (15), а по другой половине - до кольцевой канавки (14) перед перемычками (13), где разворачивается и поступает в соседние пазы и далее также доходит до торца (15). В кольцевой канавке (17) жидкий компонент разворачивается, охлаждая стенку (15) канала, и по остальным пазам направляется к отверстиям (12).

Через отверстия (12) весь расход жидкого компонента поступает в газовые каналы, где вступает в реакцию с газообразным компонентом.

Таким образом, совокупность новых признаков, отсутствующих в известных технических решениях, позволяет достичь наиболее полного сгорания компонентов топлива в камере сгорания ЖРД и обеспечить стойкость конструкции к термическому воздействию продуктов сгорания.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента. Втулки соединены между собой перепускными каналами. Каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента. На выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента. Отверстия располагаются в половине пазов между ребрами. В зоне отверстий пазы со стороны повода горючего перекрыты перемычками. По другой половине пазов горючее поступает к торцу канала, охлаждает его стенку, далее разворачивается в канавке и по остальным пазам направляется к отверстиям. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги ЖРД и экономичность работы камеры сгорания. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента, а каждая втулка состоит из наружного и внутреннего колец, соединенных между собой равномерно расположенными наклонными или прямыми ребрами, между которыми находятся пазы подвода жидкого компонента, при этом на выходных концах наружного и внутреннего колец втулок имеются наклонные или прямые отверстия, соединенные с каналами подвода газообразного компонента, отличающаяся тем, что отверстия располагаются равномерно в половине пазов между ребрами.

2. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что в зоне отверстий пазы со стороны повода жидкого компонента перекрыты перемычками.

3. Смесительная головка камеры сгорания ЖРД по п. 1, отличающаяся тем, что перед перемычками и перед торцом канала жидкого компонента выполнены кольцевые канавки.