專利名稱：一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及固液混合火箭發(fā)動機試驗技術領域，具體涉及一種多功能固液混合火 箭發(fā)動機的頭部試驗裝置。
背景技術：
隨著航天技術的發(fā)展，固液混合技術越來越受到人們的關注。固液混合發(fā)動機是 采用液體氧化劑和固體燃料的火箭發(fā)動機，主要由液體氧化劑供給系統(tǒng)和發(fā)動機主體系統(tǒng) 組成。由于其燃料和氧化劑分開儲存且來源十分廣泛，決定了其良好的安全性和經濟性。固 液混合火箭發(fā)動機一般選用無毒無污染推進劑，且推進劑組合的比沖能很容易達到固體火 箭發(fā)動機的中上水平。由于這些原因，固液混合技術在探空火箭、亞軌道商業(yè)飛行中得到越 來越多的應用。在許多任務要求下，需要進行固液混合發(fā)動機變推力設計，理論上來講，一般來都 是通過改變氧化劑的流量來達到這一目的。而現有的文獻中，通過改變氧化劑的流量進行 固液混合發(fā)動機變推力設計的實際工程應用，以及對應的發(fā)動機頭部試驗裝置設計，尚未 見過相關報道。
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題是(1)提供固液混合火箭發(fā)動機雙推力頭部試驗裝置；(2) 在滿足前一要求的基礎上，該試驗裝置不需進行修改，能直接用于固液混合火箭發(fā)動機常 規(guī)的單推力試驗；C3)提供一個研究平臺，能進行以下研究噴注霧化特性對固液混合火箭 發(fā)動機燃燒性能影響的研究，發(fā)動機點火延遲特性研究；(4)所有部件能進行快速的裝配 和拆除，密封可靠有效。針對上述問題，本發(fā)明提供了一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭 部試驗裝置。一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置包括主路上游輸送系統(tǒng)接口、 輔路上游輸送系統(tǒng)接口、主路文氏管、輔路文氏管、頭蓋接管嘴、雙頭腔頭蓋、分區(qū)噴注面 板、固體火藥點火藥盒以及輔路堵蓋。所述的雙頭腔頭蓋、分區(qū)噴注面板與發(fā)動機的燃燒室殼體通過螺栓固定連接；所 述的雙頭腔頭蓋上設置有一個環(huán)形隔板，頭腔被分隔為中心區(qū)域與環(huán)形邊區(qū)區(qū)域，雙頭腔 頭蓋上焊接有兩個頭蓋接管嘴，分別連通中心區(qū)域與環(huán)形邊區(qū)區(qū)域，連通環(huán)形邊區(qū)區(qū)域的 頭蓋接管嘴里安裝有輔路文氏管，并通過螺栓組件與輔路上游輸送系統(tǒng)接口的一端固定連 接，連通中心區(qū)域的頭蓋接管嘴里安裝有主路文氏管，并通過螺栓組件與主路上游輸送系 統(tǒng)接口的一端固定連接。所述的分區(qū)噴注面板在環(huán)形隔板的對應位置上開有一道安裝槽用于裝配環(huán)形隔 板；固體火藥點火藥盒固定在分區(qū)噴注面板上。所述的輔路上游輸送系統(tǒng)接口連接輔路上 游輸送系統(tǒng)接收液體氧化劑，主路上游輸送系統(tǒng)接口連接主路上游輸送系統(tǒng)接收液體氧化 劑；所述的輔路堵蓋，在單推力工況試驗時，用于將輔路上游輸送系統(tǒng)接口封住。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于(1)雙推力工況試驗時，在上游輸送系統(tǒng)供給壓力不變的情況下，通過選用不同喉 徑的文氏管，可實現固液混合火箭發(fā)動機流量的區(qū)域分配；(2)通過控制輔路上游輸送系統(tǒng)氧化劑閥門的通斷如第一階段主路、輔路閥門同 開，第二階段封住輔路上游輸送系統(tǒng)接口，輔路上游輸送系統(tǒng)閥門關，可實現發(fā)動機變流量 工作，進而實現發(fā)動機雙推力工況；(3)通過更換不同噴注孔徑及分布的噴注面板可以研究不同霧化直徑對固液火箭 發(fā)動機燃燒性能的影響；(4)分區(qū)噴注面板與固體火藥點火藥盒之間通過螺栓連接，方便拆裝，可通過更換 點火藥盒的點火藥量，研究不同點火條件下發(fā)動機的啟動延時特性；(5)本發(fā)明第一次將“分區(qū)控制流量”和“分區(qū)控制噴注霧化”的設計思想引入固 液混合火箭發(fā)動機設計中，達到實現復合功能的目的。
圖1是本發(fā)明多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的試驗裝置中雙頭腔頭蓋中環(huán)形隔板的示意圖；圖3 (a)是分區(qū)噴注面板與雙頭腔頭蓋的環(huán)形隔板裝配的結構示意圖；(b)是噴 注面板內圈與外圈的示意圖；圖4:(a)是本發(fā)明的試驗裝置中輔路上游輸送系統(tǒng)接口的結構示意圖；(b)是本 發(fā)明的試驗裝置中主路上游輸送系統(tǒng)接口的結構示意圖。圖中
權利要求
1.一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征在于，該實驗裝置主要包 括輔路上游輸送系統(tǒng)接口 O)、主路上游輸送系統(tǒng)接口(20)、輔路文氏管(6)、主路文氏管(19)、頭蓋接管嘴(7)、雙頭腔頭蓋(18)、分區(qū)噴注面板(17)、固體火藥點火藥盒(16)以及 輔路堵蓋02)；所述的雙頭腔頭蓋(18)、分區(qū)噴注面板(17)與發(fā)動機的燃燒室殼體(11)通過螺栓 (10)固定連接；所述的雙頭腔頭蓋(18)上設置有一個環(huán)形隔板(23)，頭腔被分隔為中心區(qū) 域與環(huán)形邊區(qū)區(qū)域，雙頭腔頭蓋(18)上焊接有兩個頭蓋接管嘴(7)，分別連通中心區(qū)域與 環(huán)形邊區(qū)區(qū)域，連通環(huán)形邊區(qū)區(qū)域的頭蓋接管嘴(7)里安裝有輔路文氏管(6)，并通過螺栓 組件(5)與輔路上游輸送系統(tǒng)接口( 的一端固定連接，連通中心區(qū)域的頭蓋接管嘴(7) 里安裝有主路文氏管(19)，并通過螺栓組件(5)與主路上游輸送系統(tǒng)接口 00)的一端固定 連接；所述的分區(qū)噴注面板(17)在環(huán)形隔板的對應位置上開有一道安裝槽用于裝配環(huán) 形隔板；固體火藥點火藥盒(16)固定在分區(qū)噴注面板(17)上；所述的輔路上游輸送 系統(tǒng)接口( 連接輔路上游輸送系統(tǒng)(1)接收液體氧化劑，主路上游輸送系統(tǒng)接口 00)連 接主路上游輸送系統(tǒng)接收液體氧化劑；所述的輔路堵蓋(22)，在單推力工況試驗時， 用于將輔路上游輸送系統(tǒng)接口(2)封住。
2.根據權利要求1所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征在 于，所述的輔路上游輸送系統(tǒng)接口(2)與主路上游輸送系統(tǒng)接口(20)，均由接管嘴(M)、波 紋管0548)、壓板06)與接口法蘭(XT)組成，所述的壓板06)活動套接在接口法蘭(XT) 上，波紋管(25、28)的一端與接管嘴04)的凸臺焊接一起，另一端與接口法蘭、2Τ)的凸臺 焊接在一起；設置輔路上游輸送系統(tǒng)接口( 的波紋管0 長于主路上游輸送系統(tǒng)接口(20)的波紋管(27)，使得輔路上游輸送系統(tǒng)接口(2)與主路上游輸送系統(tǒng)接口OO)位于 同一平面；所述的壓板0 通過螺栓(5)與頭蓋接管嘴(7)固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特 征在于，所述的輔路文氏管(6)與主路文氏管(19)，一端伸入接口法蘭06)中，另一端伸入 雙頭腔頭蓋(18)中。
4.根據權利要求1所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征在 于，所述的分區(qū)噴注面板(17)，其與雙頭腔頭蓋(18)的連接處，與燃燒室殼體(11)的連接 處，以及其上安裝槽與環(huán)形隔板的裝配連接處，均布置有ο型密封圈(8、9、1幻進行密 封。
5.根據權利要求1所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征在 于，所述的頭蓋接管嘴(7)，其與輔路文氏管(6)連接處，與主路文氏管(19)連接處，與輔路 上游輸送系統(tǒng)接口( 連接處，以及與主路上游輸送系統(tǒng)接口 OO)的連接處，均采用ο型 密封圈(3、4)密封。
6.根據權利要求1所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征在 于，所述的固體火藥點火藥盒(16)，其通過平頭十字螺栓(14))固定在分區(qū)噴注面板(17) 上，在平頭十字螺栓(14)與螺栓孔之間布置有ο型密封圈(1 密封。
7.根據權利要求1所述的一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，其特征 在于，所述的分區(qū)噴注面板(17)，其按與安裝槽的相對位置分為外圈和內圈，在外圈和內圈上，根據流量分配方案，分別布置一定數量噴注孔，根據不同試驗目的選擇使用不同孔徑的 噴注器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多功能固液混合火箭發(fā)動機的頭部試驗裝置，屬于固液混合推進技術領域。該裝置包括兩套輸送系統(tǒng)接口、兩個頭蓋接管嘴、兩個文氏管、雙頭腔頭蓋、分區(qū)噴注面板及固體火藥點火藥盒。雙頭腔頭蓋上焊接有兩個頭蓋接管嘴，并分別連通雙頭腔頭蓋內的隔板分割的頭腔兩部分，兩套輸送系統(tǒng)接口分別與兩個頭蓋接管嘴連接一起，在每個頭蓋接管嘴中裝有文氏管，固體火藥點火藥盒通過螺栓固定在分區(qū)噴注面板上，分區(qū)噴注面板與雙頭腔頭蓋通過螺栓固定一起。本發(fā)明的裝置可直接用于固液混合火箭發(fā)動機單推力工況、雙推力工況試驗中，也可用來研究不同霧化效果對固液混合火箭發(fā)動機燃燒性能的影響，還能用于發(fā)動機點火延遲特性研究。
文檔編號F02K9/96GK102080608SQ201110001239
公開日2011年6月1日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權日2011年1月5日
發(fā)明者李君海, 蔡國飆, 陳濤 申請人:北京航空航天大學