液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板

1.本发明涉及液体火箭发动机喷雾燃烧技术领域，特别是一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板。


背景技术：

2.液液同轴离心式喷嘴以卓越的高比冲等性能，在国内外的双组元液体火箭发动机中应用广泛。液液同轴离心式喷嘴可以看作两个离心式喷嘴的组合，推进剂分别从内、外切向孔进入喷嘴后形成旋流，两股旋转的同轴空心环状液膜在出口附近汇合，相互掺混加剧液膜破碎雾形成喷雾场，进而在燃烧室中燃烧。
3.液液同轴离心式喷嘴的雾化混合过程是一个复杂的物理过程，涉及到旋流涡团的形成、双层旋转液膜的碰撞汇合、液滴的聚合和破碎等。雾化效果又极大的影响燃烧室内燃料的蒸发、混合和燃烧，对发动机燃烧不稳定有着重要的影响。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，该液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板能在液液同轴离心式喷嘴发生燃烧不稳定时，通过监测燃烧室内的压力振荡幅度，然后主动动态调节二次燃料喷射的流量，继续观察燃烧室内的压力振荡幅度，实现主动控制效果。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，包括上部盖板、内部离心式喷嘴和外部离心式喷嘴。
7.上部盖板包括圆柱腔a、圆柱腔b和推进剂供应流道。
8.圆柱腔a和圆柱腔b从上至下同轴设置。
9.推进剂供应流道包括推进剂a供液流道、推进剂b供液流道和二次推进剂供应流道。
10.外部离心式喷嘴包括外旋流室、外等直段和喷射底板。
11.外等直段同轴一体设置在外旋流室底部，且底部与燃烧室相连通。
12.外旋流室的顶部外壁与圆柱腔a底部内壁密封连接，外旋流室的底部外壁与圆柱腔b的中部密封连接，从而使得位于外旋流室顶部的圆柱腔a形成为密封的推进剂a集液腔；位于外旋流室外周的圆柱腔b形成为密封的推进剂b集液腔；外旋流室通过外切向孔与推进剂b供液流道相连通；位于外等直段外周的圆柱腔b形成为密封的二次推进剂集液腔。
13.推进剂a供液流道用于向推进剂a集液腔输送液体的推进剂a。
14.推进剂b供液流道用于向推进剂b集液腔输送液体的推进剂b。
15.二次推进剂供应流道用于向二次推进剂集液腔输送液体或气体的推进剂a和/或推进剂b。
16.喷射底板与燃烧室密封可拆卸连接；位于外等直段外周的喷射底板上沿周向均匀设置有若干个二次推进剂喷射孔，每个二次推进剂喷射孔均与二次推进剂集液腔和燃烧室相连通。
17.内部离心式喷嘴同轴可拆卸式插设在外部离心式喷嘴中，内部离心式喷嘴包括内旋流室和同轴设置在内旋流室底部的内等直段。
18.内旋流室的顶部通过内切向孔与推进剂a集液腔相连通。
19.燃烧室内设置有测压装置和光电倍增管。
20.测压装置包括静态压力传感器和三个高频动态压力传感器。
21.静态压力传感器能用于监测燃烧室内的静态压力。
22.三个高频动态压力传感器沿燃烧室的纵向布设，分别用于监测燃烧室在各时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力。
23.光电倍增管通过采集燃烧室内各时刻的ch
*
火焰发光强度，进而采集燃烧室内的释热脉动。
24.通过测压装置和光电倍增管的协同配合，能够监测燃烧室内是否发生纵向燃烧不稳定。
25.燃烧室内纵向燃烧不稳定的判断方法为：
26.步骤1、判断燃烧不稳定：当头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力均呈周期性变化时，记录头部高频压力的振荡周期、振荡频率及振荡幅值t1；接着，计算振荡幅值t1与燃烧室静态压力p1的比值k；当k≥5％时，认为燃烧室发生了燃烧不稳定。
27.步骤2、初步判断纵向燃烧不稳定：根据不同时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力，绘制燃烧室纵向压力时间相位曲线，初步判断燃烧室是否在纵向发生了燃烧不稳定。
28.步骤3、二次判断纵向燃烧不稳定：当步骤2初步判断燃烧室在纵向发生了燃烧不稳定后，比较高频压力的振荡相位与释热脉动的相位差值δ，当δ《90
°
时，则确定燃烧室已发生纵向燃烧不稳定。
29.当燃烧室发生纵向燃烧不稳定时，根据当前时刻的比值k，主动动态调节每个二次推进剂喷射孔的二次推进剂喷射流量，直至燃烧室实现稳定燃烧。
30.每个二次推进剂喷射孔中二次推进剂喷射流量的主动动态调节方法，包括如下步骤：
31.步骤4-1、设置k值分级：将k值按照从小到大的顺序设置为6个级别。
32.步骤4-2、设置流量振幅l等级：二次推进剂喷射流量为正弦脉冲射流，具有流量振幅l；将流量振幅l按照从小到大的顺序设置为6个级别。
33.步骤4-3、绘制k-l对应表：将步骤4-1中k值的6个级别与步骤4-2中流量振幅l的6个取值级别一一对应，绘制得到k-l对应表。
34.步骤4-4、选择流量振幅l：根据步骤1计算得到的比值k，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择对应的流量振幅l。
35.步骤4-5、确定二次推进剂喷射流量：每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-4中选择的流量振幅l作为脉冲幅值，进行二次推进剂的正弦脉冲射流。
36.步骤4-1中，k值的6个级别分别为0％-5％、5％-10％、10％-20％、20％-30％、30％-40％和50％；步骤4-2中，流量振幅l的6个取值级别分别为：0％f、2％f、4％f、6％f、8％f和10％f；其中，二次推进剂为推进剂a时，f为推进剂a供液流道中推进剂a的总流量；当二次推进剂为推进剂b时，f为推进剂b供液流道中推进剂b的总流量。
37.还包括步骤4-6、寻找最佳流量振幅l，具体包括如下步骤。
38.步骤4-6a、计算比值k'：当采用步骤4-5确定的二次推进剂喷射流量进行设定时长喷射后，提取此时头部高频压力的振荡幅值t2以及此时的燃烧室静态压力p2，计算得到比值k'＝t2/p2。
39.步骤4-6b、判断燃烧稳定情况：当比值k'小于设定的期望比值时，认为燃烧不稳定情况得到抑制。
40.步骤4-6c、减小流量振幅l：设步骤4-1中，比值k的6个级别按照从小到大的顺序分别为k1、k2、k3、k4、k5和k6；设步骤1计算得到的比值k为ki；其中，1≤i≤6；当步骤4-6b判断燃烧不稳定情况得到抑制后，则根据步骤1计算得到的比值k，选择流量振幅l'，具体为：
41.a、当i＝1时，k1在k-l对应表中所对应的流量振幅l，即为最佳流量振幅l。
42.b、当2≤i≤6时，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择ki-1应比的流量振幅l，作为选择的流量振幅l'。
43.步骤4-6d、重复步骤4-6a至步骤4-6c，在燃烧不稳定情况得到抑制前提下，将选择的最小流量振幅l'作为最佳流量振幅l；接着，每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-6c或步骤4-6d中选择的最佳流量振幅l'作为脉冲幅值，进行二次推进剂的正弦脉冲射流。
44.通过分别改变每个二次推进剂喷射孔的位置、喷射角度、面积以及出口雷诺数，进而能够探究一种或多种影响因素对燃烧室纵向燃烧不稳定的抑制作用。
45.当每个二次推进剂喷射孔停止喷射二次推进剂时，通过改变内部离心式喷嘴的长度，进而改变内、外离心式喷嘴之间的缩进长度，进而研究缩进长度对燃烧室纵向燃烧不稳定的影响。
46.内部离心式喷嘴的内旋流室顶部与圆柱腔a顶部通过凸台与凹槽的榫卯配合，实现内部离心式喷嘴的轴向定位。
47.本发明具有如下有益效果：
48.1、外部离心式喷嘴内有八个沿轴向分布的二次燃料喷孔，可以改变喷孔位置、喷射角度、喷孔面积以及液体喷嘴出口雷诺数来探究其对液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的抑制作用。
49.2、二次燃料喷射种类既可以为单一推进剂，也可以为双组元推进剂的混合物，甚至可以用气体燃料，可以探究燃料种类对于液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的抑制作用，探寻最佳的控制方案。
50.3、当二次燃料未喷射时，该发明即为液液同轴离心式喷嘴，因此可以进行其自身参数改变对于燃烧不稳定的影响。比如通过改变内部离心式喷嘴的长度改变内外离心式喷嘴之间的缩进长度，研究缩进长度对燃烧不稳定的影响。
51.4、本发明模块化程度高、结构紧凑、稳定性好。以上所有的研究方法可以交叉研究，可以为液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定的主动控制提供指导和建议，具有广阔的研究
和应用前景。
附图说明
52.图1显示了本发明液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板的三维图。
53.图2显示了本发明液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板的纵剖图。
54.图3显示了本发明中上部盖板的纵剖图。
55.图4显示了本发明中内部离心式喷嘴的纵剖图。
56.图5显示了本发明中外部离心式喷嘴的纵剖图。
57.其中有：
58.1.上部盖板；
59.11.螺纹孔一；12.推进剂b供液流道；13.推进剂a供液流道；14.二次推进剂供液流道；
60.15.径向密封槽一；16.监测传感器；
61.2.内部离心式喷嘴；
62.21.凸台；22.内切向孔；23.轴向密封槽一；24.内等直段；25.内收缩段；26.内旋流室
63.3.外部离心式喷嘴；
64.31.轴向密封槽二；32.螺纹孔二；33.径向密封槽二；34.二次推进剂喷射孔；35.外等直段；
65.36.外收缩段；37.外旋流室；38.外切向孔
66.4.推进剂a集液腔；5.推进剂b集液腔；6.二次推进剂集液腔。
具体实施方式
67.下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。
68.本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
69.如图1和图2所示，一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，包括上部盖板1、内部离心式喷嘴2、外部离心式喷嘴3和监测传感器16。
70.如图3所示，上部盖板包括圆柱腔a、圆柱腔b和推进剂供应流道。
71.圆柱腔a和圆柱腔b从上至下同轴设置。本发明中，圆柱腔a的直径小于圆柱腔b的直径，也即圆柱腔a为小圆柱腔，圆柱腔b为大圆柱腔。
72.小圆柱腔的顶部外周优选设置有上法兰盘，大圆柱腔的底部外周优选设置有下法兰盘。上法兰盘和下法兰盘上均优选沿周向均匀布设有若干个螺纹孔一11。上法兰盘上的螺纹孔一用于与外部装置相连接。
73.推进剂供应流道包括推进剂a供液流道13、推进剂b供液流道12和二次推进剂供应流道14。
74.如图5所示，外部离心式喷嘴包括外旋流室37、外收缩段36、外等直段35和喷射底板。
75.外等直段优选通过外收缩段36同轴一体设置在外旋流室底部，且底部与燃烧室相连通。
76.外旋流室的顶部外壁优选通过轴向密封槽二31与圆柱腔a底部内壁密封连接，外旋流室的底部外壁优选通过轴向密封槽二31与圆柱腔b的中部密封连接，从而使得位于外旋流室顶部的圆柱腔a形成为密封的推进剂a集液腔4；位于外旋流室外周的圆柱腔b形成为密封的推进剂b集液腔5；外旋流室通过外切向孔38与推进剂b供液流道相连通；位于外等直段外周的圆柱腔b形成为密封的二次推进剂集液腔6。
77.推进剂a供液流道用于向推进剂a集液腔输送液体的推进剂a。
78.推进剂b供液流道用于向推进剂b集液腔输送液体的推进剂b。
79.二次推进剂供应流道用于向二次推进剂集液腔输送液体或气体的推进剂a和/或推进剂b。
80.喷射底板优选通过螺纹孔二32和径向密封槽二33实现与燃烧室密封可拆卸连接；同时，喷射底板还优选通过螺纹孔二32和径向密封槽一15实现与上部盖板的密封可拆卸连接。
81.位于外等直段外周的喷射底板上沿周向均匀设置有若干个二次推进剂喷射孔34，优选为8个。每个二次推进剂喷射孔均与二次推进剂集液腔和燃烧室相连通。
82.内部离心式喷嘴同轴可拆卸式插设在外部离心式喷嘴中。
83.如图4所示，内部离心式喷嘴包括从上至下依次同轴一体设置的内旋流室26、内收缩段25和内等直段24。
84.内旋流室顶部与圆柱腔a顶端面优选通过凸台21与凹槽的榫卯配合，实现内部离心式喷嘴的轴向定位。
85.内旋流室的顶部优选通过内切向孔22与推进剂a集液腔相连通。
86.内旋流室的底部优选通过轴向密封槽一23与外部离心式喷嘴的顶部可拆卸式密封连接。
87.测压装置能监测推进剂a集液腔、推进剂b集液腔和二次推进剂集液腔内的压力。
88.上述监测传感器包括三个压力传感器和三个流量计。
89.三个压力传感器分别用于监测推进剂a集液腔、推进剂b集液腔和二次推进剂集液腔内的压力。
90.三个流量计分别用于监测推进剂a集液腔、推进剂b集液腔和二次推进剂集液腔入口或出口的推进剂流量。
91.燃烧室内设置有测压装置和光电倍增管。
92.测压装置包括静态压力传感器和三个高频动态压力传感器。
93.静态压力传感器能用于监测燃烧室内的静态压力。
94.三个高频动态压力传感器沿燃烧室的纵向布设，分别用于监测燃烧室在各时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力。
95.光电倍增管通过采集燃烧室内各时刻的ch
*
火焰发光强度，进而采集燃烧室内释热脉动。
96.本发明通过测压装置和光电倍增管的协同配合，能够监测燃烧室内是否发生纵向燃烧不稳定，具体判断方法为：
97.步骤1、判断燃烧不稳定：当头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力均呈周期性变化时，记录头部高频压力的振荡周期、振荡频率及振荡幅值t1；接着，计算振荡幅值t1与燃烧室静态压力p1的比值k；当k≥5％时，认为燃烧室发生了燃烧不稳定。
98.步骤2、初步判断纵向燃烧不稳定：根据不同时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力，绘制燃烧室纵向压力时间相位曲线，初步判断燃烧室是否在纵向发生了燃烧不稳定。
99.步骤3、二次判断纵向燃烧不稳定：当步骤2初步判断燃烧室在纵向发生了燃烧不稳定后，比较高频压力的振荡相位与释热脉动的相位差值δ，当δ《90
°
时，则确定燃烧室已发生纵向燃烧不稳定。
100.当燃烧室发生纵向燃烧不稳定时，根据当前时刻的比值k，主动动态调节每个二次推进剂喷射孔的二次推进剂喷射流量，直至燃烧室实现稳定燃烧。
101.每个二次推进剂喷射孔中二次推进剂喷射流量的主动动态调节方法，包括如下步骤。
102.步骤4-1、设置k值分级：将k值按照从小到大的顺序分别设置为6个级别，本实施例中k值的6个级别优选分别为0％-5％、5％-10％、10％-20％、20％-30％、30％-40％和50％。
103.步骤4-2、设置流量振幅l等级：二次推进剂喷射流量为正弦脉冲射流，也即能产生正弦半波，因而具有流量振幅l；本实施例中将流量振幅l设置为6个取值级别，分别为：0％f、2％f、4％f、6％f、8％f和10％f；其中，二次推进剂为推进剂a时，f为推进剂a供液流道中推进剂a的总流量；当二次推进剂为推进剂b时，f为推进剂b供液流道中推进剂b的总流量。
104.步骤4-3、绘制k-l对应表：将步骤4-1中k值的6个级别与步骤4-2中流量振幅l的6个取值级别一一对应，绘制得到如下的k-l对应表。
[0105][0106]
步骤4-4、选择流量振幅l：根据步骤1计算得到的比值k，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择对应的流量振幅l。
[0107]
步骤4-5、确定二次推进剂喷射流量：每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-4中选择的流量振幅l作为脉冲幅值，进行二次推进剂喷射的正弦脉冲射流。
[0108]
步骤4-6、寻找最佳流量振幅l，具体包括如下步骤。
[0109]
步骤4-6a、计算比值k'：当采用步骤4-5确定的二次推进剂喷射流量进行设定时长喷射后，提取此时头部高频压力的振荡幅值t2以及此时的燃烧室静态压力p2，计算得到比值k'＝t2/p2。
[0110]
步骤4-6b、判断燃烧稳定情况：当比值k'小于设定的期望比值时，认为燃烧不稳定情况得到抑制。此时，期望比值优选在5％附近，进一步优选小于5％。
[0111]
当比值k'不小于设定的期望比值时，通过增大流量振幅l或调整期望比值的方式，使燃烧不稳定情况得到抑制。
[0112]
步骤4-6c、减小流量振幅l：设步骤4-1中，比值k的6个级别按照从小到大的顺序分别为k1、k2、k3、k4、k5和k6；设步骤1计算得到的比值k为ki；其中，1≤i≤6；当步骤4-6b判断燃烧不稳定情况得到抑制后，则根据步骤1计算得到的比值k，选择流量振幅l'，具体为：
[0113]
a、当i＝1时，k1在k-l对应表中所对应的流量振幅l，即为最佳流量振幅l。
[0114]
b、当2≤i≤6时，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择ki-1应比的流量振幅l，作为选择的流量振幅l'。
[0115]
步骤4-6d、重复步骤4-6a至步骤4-6c，在燃烧不稳定情况得到抑制前提下，将选择的最小流量振幅l'作为最佳流量振幅l；接着，每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-6c或步骤4-6d中选择的最佳流量振幅l'作为脉冲幅值，进行二次推进剂的正弦脉冲射流。
[0116]
本发明在液液同轴离心式喷嘴的基础上增加二次燃料喷射主动控制燃烧不稳定，降低燃烧室压力振荡幅值，这种方法背后的原理在于以下方面：
①
二次燃料喷射会作用于两股旋转的液膜，从而加强液膜的掺混进一步破碎形成更加均匀的喷雾，提高了雾化效果；
②
二次燃料喷射可以改变燃烧室头部的流场结构，有利于改善燃烧稳定性。
[0117]
因此，液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制具有广阔的研究和应用前景。
[0118]
进一步，本发明能通过分别改变每个二次推进剂喷射孔的位置、喷射角度、面积以及出口雷诺数，进而能够探究一种或多种影响因素对燃烧室纵向燃烧不稳定的抑制作用。
[0119]
当每个二次推进剂喷射孔停止喷射二次推进剂时，通过改变内部离心式喷嘴的长度，进而改变内、外离心式喷嘴之间的缩进长度，进而研究缩进长度对燃烧室纵向燃烧不稳定的影响。
[0120]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：包括上部盖板、内部离心式喷嘴和外部离心式喷嘴；上部盖板包括圆柱腔a、圆柱腔b和推进剂供应流道；圆柱腔a和圆柱腔b从上至下同轴设置；推进剂供应流道包括推进剂a供液流道、推进剂b供液流道和二次推进剂供应流道；外部离心式喷嘴包括外旋流室、外等直段和喷射底板；外等直段同轴一体设置在外旋流室底部，且底部与燃烧室相连通；外旋流室的顶部外壁与圆柱腔a底部内壁密封连接，外旋流室的底部外壁与圆柱腔b的中部密封连接，从而使得位于外旋流室顶部的圆柱腔a形成为密封的推进剂a集液腔；位于外旋流室外周的圆柱腔b形成为密封的推进剂b集液腔；外旋流室通过外切向孔与推进剂b供液流道相连通；位于外等直段外周的圆柱腔b形成为密封的二次推进剂集液腔；推进剂a供液流道用于向推进剂a集液腔输送液体的推进剂a；推进剂b供液流道用于向推进剂b集液腔输送液体的推进剂b；二次推进剂供应流道用于向二次推进剂集液腔输送液体或气体的推进剂a和/或推进剂b；喷射底板与燃烧室密封可拆卸连接；位于外等直段外周的喷射底板上沿周向均匀设置有若干个二次推进剂喷射孔，每个二次推进剂喷射孔均与二次推进剂集液腔和燃烧室相连通；内部离心式喷嘴同轴可拆卸式插设在外部离心式喷嘴中，内部离心式喷嘴包括内旋流室和同轴设置在内旋流室底部的内等直段；内旋流室的顶部通过内切向孔与推进剂a集液腔相连通。2.根据权利要求1所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：燃烧室内设置有测压装置和光电倍增管；测压装置包括静态压力传感器和三个高频动态压力传感器；静态压力传感器能用于监测燃烧室内的静态压力；三个高频动态压力传感器沿燃烧室的纵向布设，分别用于监测燃烧室在各时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力；光电倍增管通过采集燃烧室内各时刻的ch
*
火焰发光强度，进而采集燃烧室内的释热脉动；通过测压装置和光电倍增管的协同配合，能够监测燃烧室内是否发生纵向燃烧不稳定。3.根据权利要求1所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：燃烧室内纵向燃烧不稳定的判断方法为：步骤1、判断燃烧不稳定：当头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力均呈周期性变化时，记录头部高频压力的振荡周期、振荡频率及振荡幅值t1；接着，计算振荡幅值t1与燃烧室静态压力p1的比值k；当k≥5％时，认为燃烧室发生了燃烧不稳定；步骤2、初步判断纵向燃烧不稳定：根据不同时刻的头部高频压力、中部高频压力和尾部高频压力，绘制燃烧室纵向压力时间相位曲线，初步判断燃烧室是否在纵向发生了燃烧不稳定；
步骤3、二次判断纵向燃烧不稳定：当步骤2初步判断燃烧室在纵向发生了燃烧不稳定后，比较高频压力的振荡相位与释热脉动的相位差值δ，当δ<90
°
时，则确定燃烧室已发生纵向燃烧不稳定。4.根据权利要求3所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：当燃烧室发生纵向燃烧不稳定时，根据当前时刻的比值k，主动动态调节每个二次推进剂喷射孔的二次推进剂喷射流量，直至燃烧室实现稳定燃烧。5.根据权利要求4所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：每个二次推进剂喷射孔中二次推进剂喷射流量的主动动态调节方法，包括如下步骤：步骤4-1、设置k值分级：将k值按照从小到大的顺序设置为6个级别；步骤4-2、设置流量振幅l等级：二次推进剂喷射流量为正弦脉冲射流，具有流量振幅l；将流量振幅l按照从小到大的顺序设置为6个级别；步骤4-3、绘制k-l对应表：将步骤4-1中k值的6个级别与步骤4-2中流量振幅l的6个取值级别一一对应，绘制得到k-l对应表；步骤4-4、选择流量振幅l：根据步骤1计算得到的比值k，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择对应的流量振幅l；步骤4-5、确定二次推进剂喷射流量：每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-4中选择的流量振幅l作为脉冲幅值，进行二次推进剂的正弦脉冲射流。6.根据权利要求5所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：步骤4-1中，k值的6个级别分别为0％-5％、5％-10％、10％-20％、20％-30％、30％-40％和50％；步骤4-2中，流量振幅l的6个取值级别分别为：0％f、2％f、4％f、6％f、8％f和10％f；其中，二次推进剂为推进剂a时，f为推进剂a供液流道中推进剂a的总流量；当二次推进剂为推进剂b时，f为推进剂b供液流道中推进剂b的总流量。7.根据权利要求5所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：还包括步骤4-6、寻找最佳流量振幅l，具体包括如下步骤：步骤4-6a、计算比值k'：当采用步骤4-5确定的二次推进剂喷射流量进行设定时长喷射后，提取此时头部高频压力的振荡幅值t2以及此时的燃烧室静态压力p2，计算得到比值k'＝t2/p2；步骤4-6b、判断燃烧稳定情况：当比值k'小于设定的期望比值时，认为燃烧不稳定情况得到抑制；步骤4-6c、减小流量振幅l：设步骤4-1中，比值k的6个级别按照从小到大的顺序分别为k1、k2、k3、k4、k5和k6；设步骤1计算得到的比值k为ki；其中，1≤i≤6；当步骤4-6b判断燃烧不稳定情况得到抑制后，则根据步骤1计算得到的比值k，选择流量振幅l'，具体为：a、当i＝1时，k1在k-l对应表中所对应的流量振幅l，即为最佳流量振幅l；b、当2≤i≤6时，从步骤4-3中的k-l对应表中，选择ki-1应比的流量振幅l，作为选择的流量振幅l'；步骤4-6d、重复步骤4-6a至步骤4-6c，在燃烧不稳定情况得到抑制前提下，将选择的最小流量振幅l'作为最佳流量振幅l；接着，每个二次推进剂喷射孔均以步骤1中头部高频压力的振荡频率作为脉冲频率，以步骤4-6c或步骤4-6d中选择的最佳流量振幅l'作为脉冲幅
值，进行二次推进剂的正弦脉冲射流。8.根据权利要求3所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：通过分别改变每个二次推进剂喷射孔的位置、喷射角度、面积以及出口雷诺数，进而能够探究一种或多种影响因素对燃烧室纵向燃烧不稳定的抑制作用。9.根据权利要求3所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：当每个二次推进剂喷射孔停止喷射二次推进剂时，通过改变内部离心式喷嘴的长度，进而改变内、外离心式喷嘴之间的缩进长度，进而研究缩进长度对燃烧室纵向燃烧不稳定的影响。10.根据权利要求1所述的液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，其特征在于：内部离心式喷嘴的内旋流室顶部与圆柱腔a顶部通过凸台与凹槽的榫卯配合，实现内部离心式喷嘴的轴向定位。

技术总结
本发明公开了一种液液同轴离心式喷嘴燃烧不稳定主动控制喷注面板，包括上部盖板、内部离心式喷嘴、外部离心式喷嘴和测压装置；上部盖板包括圆柱腔A、圆柱腔B和推进剂供应流道；外部离心式喷嘴包括外旋流室、外等直段和喷射底板；喷射底板与燃烧室密封可拆卸连接；位于外等直段外周的喷射底板上沿周向均匀设置有若干个二次推进剂喷射孔，每个二次推进剂喷射孔均与二次推进剂集液腔和燃烧室相连通；内部离心式喷嘴包括内旋流室和同轴设置在内旋流室底部的内等直段。本发明能在液液同轴离心式喷嘴发生燃烧不稳定时，通过监测燃烧室内的压力振荡幅度，然后主动动态调节二次燃料喷射的流量，继续观察燃烧室内的压力振荡幅度，实现主动控制效果。实现主动控制效果。实现主动控制效果。


技术研发人员：曹炜 仝毅恒 黄卫东 郭康康 任永杰 杨凯淇 王文卓 韩荣
受保护的技术使用者：中国人民解放军战略支援部队航天工程大学
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/23