一种可更换喉部注射器的水冷喷管

1.本发明涉及航空航天技术领域，具体而言，涉及一种可更换喉部注射器的水冷喷管。


背景技术：

2.主动二次射流技术目前被广泛应用于各类航空发动机和火箭发动机之中，能够使发动机获得推力矢量调节以及推力大小调节的能力，但是在此类技术的地面实验中，为了考量不同的喷注角度等几何因素对发动机性能的影响，往往需要制造多个发动机喷管。特别对于易受热分解的喷注工质来说，如过氧化氢，需要在水冷条件下进行喷注，这使得发动机喷管制造的成本过大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可更换喉部注射器的水冷喷管，其能够降低发动机喷管制造成本。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.本发明提供一种可更换喉部注射器的水冷喷管，包括喷管主体、喉部注射器、堵头和二次喷注入口接头；
6.所述喷管主体上设置有连通外部与内腔的注射孔，所述喉部注射器设置在所述注射孔内，所述喉部注射器的一端与所述内腔的侧壁平齐，所述喉部注射器的另一端与所述堵头或所述二次喷注入口接头抵接。
7.在可选的实施方式中，所述喷管主体内部设置有连通所有所述注射孔的环形通道。
8.在可选的实施方式中，所述喉部注射器上设置有注射通道和连通通道；
9.所述注射通道的一端与所述二次喷注入口接头连通，或所述堵头封堵所述注射通道的一端；
10.所述注射通道的另一端连通所述内腔连通；
11.所述连通通道用于连通所述注射通道和所述环形通道。
12.在可选的实施方式中，所述喉部注射器包括第一端和第二端，所述连通通道设置在所述第一端内，所述注射通道贯穿所述第一端和所述第二端；
13.所述第一端的端部与所述第二端的端部固定连接，所述第二端的形状为非圆柱体，用于实现所述喉部注射器的转动定位。
14.在可选的实施方式中，所述注射通道的进液方向与出液方向之间具有设定夹角。
15.在可选的实施方式中，所述喉部注射器上设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈。
16.在可选的实施方式中，所述喷管主体上设置有液冷通道，所述液冷通道用于对发动机进行冷却。
17.在可选的实施方式中，所述液冷通道环绕所述注射孔，且与所述注射孔不连通。
18.在可选的实施方式中，所述液冷通道的两端设置有环形集液区。
19.在可选的实施方式中，所述液冷通道内设置有多根冷却肋条，用于将所述液冷通道分隔为多个液冷槽道。
20.本发明实施例的有益效果是：
21.通过将水冷喷管的喉部注射器进行可拆卸可更换设置，使得发动机喷管的成本大幅度降低，能够在进行二次喷注的同时，也能满足易分解二次喷注工质的安全喷注。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的主视图；
24.图2为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的侧视图；
25.图3为图2的a-a剖视图；
26.图4为图2的b-b剖视图；
27.图5为图4的d处局部方大同；
28.图6为图2的c-c剖视图；
29.图7为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的立体结构示意图；
30.图8为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的喷管主体的主视图；
31.图9为图8的e-e剖视图；
32.图10为图8的f-f剖视图；
33.图11为图8的g-g剖视图；
34.图12为图8的h-h剖视图；
35.图13为图8的i-i剖视图；
36.图14为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的喉部注射器的主视图；
37.图15为图14的j-j剖视图；
38.图16为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的喉部注射器的侧视图；
39.图17为图16的k-k剖视图；
40.图18为本发明实施例提供的可更换喉部注射器的水冷喷管的喉部注射器的立体结构示意图。
41.图标：1-喷管主体；2-液冷入口接头；3-液冷出口接头；4-堵头；5-二次喷注入口接头；6-喷注孔道；7-环形集液区；8-喉部注射器；9-密封圈；10-连通通道；11-注射通道；12-液冷通道；13-注射孔；14-冷却肋条；15-第一端；16-第二端；17-密封槽。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
43.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
45.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
46.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
47.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
48.下面结合图1-图18，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.本发明提供一种可更换喉部注射器8的水冷喷管，如图1-图7所示，包括喷管主体1、喉部注射器8、堵头4和二次喷注入口接头5；所述喷管主体1上设置有连通外部与内腔的注射孔13，所述喉部注射器8设置在所述注射孔13内，所述喉部注射器8的一端与所述内腔的侧壁平齐，所述喉部注射器8的另一端与所述堵头4或所述二次喷注入口接头5抵接。
50.在本实施例中，通过喉部注射器8设置在喷管主体1的注射孔13内，部分喉部注射器8通过堵头4进行封堵，部分喉部注射器8通过二次喷注入口接头5进行限位，二次喷注入口接头5接外部管道，向喉部注射器8供入喷射工质。
51.这样的设置，使得喉部注射器8通过堵头4或二次喷射入口接头的拆卸进行拆卸和更换，进而降低了水冷喷管的使用成本。
52.具体的，在本实施例中，喷管主体1的内腔为喷注孔道6。
53.具体的，在本实施例中，喉部注射器8的数量为8个，二次喷射入口接头的数量为两个，堵头4的数量为6个，二次喷注工质从二次喷注入口接头5进入喉部注射器8，通过喉部注
射器8流入喷管主体1的喷注孔道6内，完成喷注。
54.在可选的实施方式中，所述喷管主体1内部设置有连通所有所述注射孔13的环形通道。
55.在本实施例中，环形通道作为二次喷注工质的集液区，将所有的喉部注射器8进行连通，进而使得二次喷射入口接头中通过的喷注工质能够进入到所有的喉部注射器8内，既使得水冷喷管的喷注孔道6流动均衡，又提高了水冷喷管的喷注效率。
56.在可选的实施方式中，如图14-图18所示，所述喉部注射器8上设置有注射通道11和连通通道10；所述注射通道11的一端与所述二次喷注入口接头5连通，或所述堵头4封堵所述注射通道11的一端；所述注射通道11的另一端连通所述内腔连通；所述连通通道10用于连通所述注射通道11和所述环形通道。
57.具体的，为实现将喉部注射器8与环形通道的连通，在喉部注射器8上设置连通通道10和注射通道11。其中，注射通道11的一端连通二次喷注入口接头5，注射通道11的另一端连通喷注孔道6，注射通道11的中段部分与连通通道10进行连通。
58.更具体的，在本实施例中，连通通道10与注射通道11的喷注工质流动方向相垂直。
59.在可选的实施方式中，所述喉部注射器8包括第一端15和第二端16，所述连通通道10设置在所述第一端15内，所述注射通道11贯穿所述第一端15和所述第二端16；所述第一端15的端部与所述第二端16的端部固定连接，所述第二端16的形状为非圆柱体，用于实现所述喉部注射器8的转动定位。
60.在本实施例中，喉部注射器8分为两部分，分别为第一端15和第二端16，其中，第一端15设置在环形通道内，第二端16设置在注射孔13内。
61.具体的，在本实施例中，第一端15的形状为圆柱体，其中，注射通道11通过圆柱体的中心，且与圆柱体的中心轴同轴，连通通道10与圆柱体的中心轴垂直且相交。
62.在本实施例中，第一端15的直径大于第二端16的最大宽度，使得喉部注射器8的竖直截面的形状为t型，可以有效实现对喉部注射器8的轴向定位。
63.在可选的实施方式中，所述注射通道11的进液方向与出液方向之间具有设定夹角。
64.具体的，在本实施例中，注射通道11靠近喷注孔道6的一端可以具有一定的折弯，通过对喉部注射器8的转动，能够使得流出的喷注工质的喷出方向进行调整，从而达到调整燃烧室的压强的功能，如逆向燃气流动方向喷出，能够提升燃烧室的压强。
65.在本实施例中，折弯的角度为45
°
。
66.需要指出的是，折弯的角度可以是45
°
，但其不仅仅局限于45
°
，其也可以是设置为60
°
、30
°
等其他角度，只要能够通过角度的设置，改变工质的喷出方向，从而达到工质喷出方向可调即可。
67.还需要指出的是，注射通道11也可以是不设置折弯，即工质喷出角度与燃气角度呈90
°
。
68.在可选的实施方式中，所述喉部注射器8上设置有密封槽17，所述密封槽17内设置有密封圈9。
69.具体的，在本实施例中，密封槽17设置在第一端15靠近第二端16的一端，在密封槽17内设置密封圈9，使得喉部注射器8的端部能够与环形通道的侧壁相抵接，减少喷注工质
的流失。
70.在可选的实施方式中，如图8-图13所示，所述喷管主体1上设置有液冷通道12，所述液冷通道12用于对发动机进行冷却。
71.在本实施例中，液冷通道12的设置，能够对喉部注射器8、喷管主体1进行进一步降温，从而进一步实现对发动机进行冷却。
72.具体的，在本实施例中，液冷通道12的两端分别连接有液冷入口接头2和液冷出口接头3，用于连接冷却液和排出冷却液。
73.具体的，在本实施例中，冷却液为水。
74.需要指出的是，在本实施例中，冷却液为水，但其不仅仅局限于水，其还可以是其他的冷却介质，其只要能够实现冷却功能即可。
75.在可选的实施方式中，所述液冷通道12环绕所述注射孔13，且与所述注射孔13不连通。
76.在可选的实施方式中，所述液冷通道12的两端设置有环形集液区7。
77.具体的，在本实施例中，液冷通道12两端的环形集液区7分别通过冷却液进口连接液冷入口接头2、通过冷却液出口连接液冷出口接头3，实现单个冷却液进口和单个冷却液出口即可实现液冷通道12的整体贯通。
78.在可选的实施方式中，所述液冷通道12内设置有多根冷却肋条14，用于将所述液冷通道12分隔为多个液冷槽道。
79.如图1-图7所示，为的可更换喉部注射器8的水冷喷管的整体结构部件示意图，主要由1个喷管主体1、2个液冷口接头、6个堵头4、2个二次喷注入口接头5、2个液冷出口接头3以及8个可更换的喉部注射器8组成。
80.其中，液冷入口接头2通过螺纹孔与喷管主体1上的冷却液进口连接，采用生料带密封，并与其内部的环形集液区7相通。液冷出口接头3通过螺纹孔与喷管主体1连接，采用生料带密封，并与其内部的环形集液区7相通。
81.在喷管主体1的喉部位置留有8个均布的注射孔13，8个可更换的喉部注射器8分别安装于注射孔13的最内侧，喉部注射器8的喷嘴连通喷管的喷注孔道6，以供二次喷注，同时，喉部注射器8和喷注孔道6之间设有金属的密封圈9，以防止燃气进入孔道。在6个喉部注射器8之上安装有堵头4，堵头4和喷管主体1之间采用螺纹连接方式，并以生料带密封；在2个喉部注射器8上方安装有二次喷注入口接头5，同样采用生料带密封。
82.具体的，喷管主体1内部留有两个流体区域，分别为冷却液区域和二次喷注工质区域，其中，冷却液的两个环形集液区7之间为液冷通道12，通过设置冷却肋条14形成冷却槽道，但在喉部注射器8所在位置不设冷却肋条14，而是以喉部注射器8的安装孔壁作为冷却肋条14使用。二次喷注工质的集液区为截面形状为矩形的空心圆环，连接8个喉部注射器8的注射孔13。
83.喉部注射器8的中央为注射孔13道，在注射孔13道的末端以直径较小的喷注孔道6在有限范围内实现不同的喷注角度，而在较上游的注射孔13道位置上开有矩形入口作为连通通道10，安装后和与喷管主体1的二次喷注工质集液区相通。喉部注射器8上留有密封槽17，用于放置金属的密封圈9，受堵头4或者二次流喷注入口接头旋紧压实后，即可防止燃气漏入。
84.喷注过程如下：
85.在实际工作中，液冷通道12内始终保持冷却液的供应，二次喷注工质从二次喷注入口接头5中流入后，通过接头末端的开口进入二次喷注工质的集液区，为了便于二次喷注工质在集液区流通，堵头4的末端留有十字形缺口。随后，二次喷注工质从可更换的喉部注射器8的注射通道11中流入喷注主体的喷注孔道6，完成喷注。
86.在喉部注射器8需要进行更换时，将6个堵头4和2个二次喷注入口接头5旋出后，即可完成更换注射器。
87.本发明实施例的有益效果是：
88.通过将水冷喷管的喉部注射器8进行可拆卸可更换设置，使得发动机喷管的成本大幅度降低，能够在进行二次喷注的同时，也能满足易分解二次喷注工质的安全喷注。
89.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，包括喷管主体、喉部注射器、堵头和二次喷注入口接头；所述喷管主体上设置有连通外部与内腔的注射孔，所述喉部注射器设置在所述注射孔内，所述喉部注射器的一端与所述内腔的侧壁平齐，所述喉部注射器的另一端与所述堵头或所述二次喷注入口接头抵接。2.根据权利要求1所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述喷管主体内部设置有连通所有所述注射孔的环形通道。3.根据权利要求2所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述喉部注射器上设置有注射通道和连通通道；所述注射通道的一端与所述二次喷注入口接头连通，或所述堵头封堵所述注射通道的一端；所述注射通道的另一端连通所述内腔连通；所述连通通道用于连通所述注射通道和所述环形通道。4.根据权利要求3所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述喉部注射器包括第一端和第二端，所述连通通道设置在所述第一端内，所述注射通道贯穿所述第一端和所述第二端；所述第一端的端部与所述第二端的端部固定连接，所述第二端的形状为非圆柱体，用于实现所述喉部注射器的转动定位。5.根据权利要求4所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述注射通道的进液方向与出液方向之间具有设定夹角。6.根据权利要求1所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述喉部注射器上设置有密封槽，所述密封槽内设置有密封圈。7.根据权利要求1所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述喷管主体上设置有液冷通道，所述液冷通道用于对发动机进行冷却。8.根据权利要求7所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述液冷通道环绕所述注射孔，且与所述注射孔不连通。9.根据权利要求7所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述液冷通道的两端设置有环形集液区。10.根据权利要求1所述的可更换喉部注射器的水冷喷管，其特征在于，所述液冷通道内设置有多根冷却肋条，用于将所述液冷通道分隔为多个液冷槽道。

技术总结
本发明涉及航空航天技术领域，具体而言，涉及一种可更换喉部注射器的水冷喷管。本发明提供一种可更换喉部注射器的水冷喷管，包括喷管主体、喉部注射器、堵头和二次喷注入口接头；所述喷管主体上设置有连通外部与内腔的注射孔，所述喉部注射器设置在所述注射孔内，所述喉部注射器的一端与所述内腔的侧壁平齐，所述喉部注射器的另一端与所述堵头或所述二次喷注入口接头抵接。本发明实施例的有益效果是：通过将水冷喷管的喉部注射器进行可拆卸可更换设置，使得发动机喷管的成本大幅度降低，能够在进行二次喷注的同时，也能满足易分解二次喷注工质的安全喷注。喷注工质的安全喷注。喷注工质的安全喷注。


技术研发人员：朱浩 郭海洲 张源俊 孙俊杰 田辉 蔡国飙
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/5/30