一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机

1.本发明涉及液体火箭发动机领域，特别地，涉及一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机。


背景技术：

2.火箭是靠火箭发动机喷射工质产生的反作用力向前推进的飞行器，火箭发动机按照推进剂的形态不同分为固体火箭发动机和液体火箭发动机，液体火箭发动机是指液体推进剂火箭发动机，即使用液态化学物质作为能源和工质的化学火箭推进系统，推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。推进系统按输送方式不同可分为有挤压式和泵压式两类。
3.燃烧室作为液体火箭发动机的核心部件，燃烧室内推进剂的燃烧效率直接影响发动机的性能，燃烧效率反映推进剂在燃烧室不完全损失和燃烧产物的分解损失，同时燃烧效率也是火箭发动机燃烧室设计水平的重要指标，因此提高燃烧效率至关重要。
4.推进剂在常温下汽化快，燃烧速度快，在发动机工作过程中，通常会产生燃气回烧、回火问题，给发动机带来实质性危害，以往的专利中采用的防回火喷嘴虽然可以有效地预防回火，但其结构复杂、装配难度大、喷嘴稳定性差、结构密封可靠性差、报废率高等弊端，不利于发动机的生产装配，因此有必要提出一种兼顾制造和实用性的喷嘴结构。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提出一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，通过催化推进剂燃烧和预防回火来达到提高液体火箭发动机性能的目的。
6.技术方案
7.本发明的目的在于提供一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机。
8.本发明技术方案如下：
9.一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：所述液体火箭发动机包括推力室、控压阀门、推进剂贮箱、推进剂输送阀门、储液腔、喷嘴、燃烧室、点火器、铂铑网、拉法尔喷管。
10.所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：所述喷嘴的高度大于3mm，喷嘴上端位于储液腔内，下端连接燃烧室。
11.所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴表面均匀布置大小相同的圆孔，圆孔直径为3～5mm，圆孔数量为80～100，具体个数和间距应根据喷嘴的具体尺寸进行设计。
12.所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴表面开设有均匀的螺旋状的缝隙，圈数为15～20，缝隙沿着喷嘴高度方向贯穿本体，缝隙的横截面宽度为0.6～2mm。
13.所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴内部
设有沿圆周方向均匀分布的肋片，共两组，每组肋片数量为5～8个，喷嘴表面和肋片表面开设若干大小相同的小孔，具体数量应根据喷嘴和肋片的具体尺寸进行设计。
14.所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：在燃烧室内壁面固定圆柱状铂铑网，铂铑网的具体尺寸应根据燃烧室的具体尺寸进行设计。
15.本发明具有以下有益效果：
16.与现有的普通液体火箭发动机相比，本发明优点突出，主要表现在：利用铂铑合金高催化活性和高导热性制成铂铑网安装在燃烧室内壁面，在提高燃烧效率的同时可以尽量均匀燃烧室的温度分布；在喷嘴表面设有大小均匀的密集小孔和螺旋式缝隙，可以有效防止燃烧室中的高温燃气进入喷嘴燃烧，不仅结构简单，易装配且预防了回火的发生。
附图说明
17.图1：液体火箭发动机的结构示意图
18.图2：本发明实例的防回火喷嘴的横截面示意图
19.图3：本发明另一个实例的防回火喷嘴的横截面示意图
20.图4：本发明另一个实例的防回火喷嘴的横截面示意图
21.图5：本发明实例的铂铑网结构示意图
22.主要元件符号说明：
23.1推力室2控压阀门3推进剂贮箱4推进剂输送阀门5储液腔6喷嘴7燃烧室8点火器9铂铑网10拉法尔喷管
具体实施方式
24.现结合附图对本发明作进一步描述：
25.结合图1，本发明提供了一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机。
26.具体过程：推力室和推进剂贮箱通过控压阀门连接，推力室内存储的高温气体为推进剂贮箱提供可控的气压，并推动推进剂向储液腔流动；推进剂贮箱和储液腔直接设有推进剂输送阀门，控制输送阀门的开度大小，从而控制液体推进剂进入储液腔的流量，进而达到调控燃烧的目的，随后推进剂通过喷嘴表面的小孔或螺旋式缝隙进入到燃烧室，由点火器点火燃烧，多孔和缝隙的结构设计可以有效地降低喷嘴温度，小孔径可以防止燃烧室内高温燃气积聚在小孔内部，抑制了推进剂在小孔的燃烧，有效防止了回火的发生，紧贴燃烧室内壁的铂铑网作为高温发热体可以将燃烧室上游的热量传递到下游，使燃烧过程变得更加的稳定，燃烧室的温度分布更加均匀，最后推进剂燃烧产物通过拉法尔喷管排出并产生推力。本发明的液体火箭发动机燃烧效率高、防回火性能好、制造工艺简单。


技术特征：
1.一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：所述液体火箭发动机包括推力室、控压阀门、推进剂贮箱、推进剂输送阀门、储液腔、喷嘴、燃烧室、点火器、铂铑网、拉法尔喷管；所述燃烧室内壁面装有铂铑网，铂铑网为一体成型结构，一端面与燃烧室前口处平齐，另一端面与拉法尔喷管进口处平齐。2.根据权利要求1所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：所述喷嘴的高度大于3mm，喷嘴上端位于储液腔内，下端连接燃烧室。3.根据权利要求1所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴表面均匀布置大小相同的圆孔，圆孔直径为3～5mm，圆孔数量为80～100，具体个数和间距应根据喷嘴的具体尺寸进行设计。4.根据权利要求1所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴表面开设有均匀的螺旋状的缝隙，圈数为15～20，缝隙沿着喷嘴高度方向贯穿本体，缝隙的横截面宽度为0.6～2mm。5.根据权利要求1所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：喷嘴内部设有沿圆周方向均匀分布的肋片，共两组，每组肋片数量为5～8个，喷嘴表面和肋片表面开设若干大小相同的小孔，具体数量应根据喷嘴和肋片的具体尺寸进行设计。6.根据权利要求1所述的一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，其特征在于：在燃烧室内壁面固定圆柱状铂铑网，铂铑网的具体尺寸应根据燃烧室的具体尺寸进行设计。

技术总结
发明名称一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机摘要本发明提供了一种有效催化燃烧和防止回火的液体火箭发动机，涉及液体火箭发动机技术领域。紧贴燃烧室内壁面设有铂铑网，铂铑网的高催化活性加强了推进剂的燃烧，发动机获得更大的能量和推力，提高了液体火箭发动机的性能，其次铂铑网作为高温发热体可以将燃烧室上游的热量传递到下游，使燃烧过程变得更加的稳定，燃烧室的温度分布更加均匀；在喷嘴表面开设密集的小直径圆孔，使得储液腔内的燃油可以透过小孔渗入燃烧室内部，多孔的结构设计可以有效地降低喷嘴温度，小孔径可以防止燃烧室内高温燃气积聚在小孔内部，抑制了推进剂在小孔的燃烧，有效防止了回火的发生，本发明的液体火箭发动机燃烧效率高，防回火性能好。火性能好。


技术研发人员：张群 赵欢 王霄 钟玉莲
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2023.03.27
技术公布日：2023/7/3