火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭论文和设计-不公告发明人

全文摘要

本实用新型涉及火箭发动机技术领域，具体涉及一种适用于液体火箭发动机的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭。所述火箭发动机喷注结构中的内喷嘴结构具有周向分布的内壁结构，内壁结构向外一体延伸并形成外壁结构，喷注结构在内壁结构与延伸出的外壁结构之间形成环绕内喷嘴结构的环形腔，环形腔内开设有外进口，并具有与内喷口同向的外喷口，进而环形腔可以起到一个类似外喷嘴结构的作用，在实现火箭发动机中的氧化剂和燃料雾化并混合的同时，环形腔由内喷嘴的内壁结构向外一体延伸形成，避免了现有的内喷嘴结构和外喷嘴结构采用焊接的方式出现焊缝的情形，减小了喷注器中焊接的使用，提升了喷注器的质量和成品率。

主设计要求

1.一种火箭发动机喷注结构，包括内喷嘴结构(10)，所述内喷嘴结构(10)具有内喷口(11)，其特征在于，所述内喷嘴结构(10)具有周向分布的内壁结构(15)，所述内壁结构(15)向外一体延伸并形成外壁结构(35)，所述喷注结构在所述内壁结构(15)与延伸出的所述外壁结构(35)之间形成环绕所述内喷嘴结构(10)的环形腔(30)，所述环形腔(30)内开设有外进口(33)，并具有与所述内喷口(11)同向的外喷口(31)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述内壁结构(15)具有远离所述内喷口(11)的基部(151)，所述外壁结构(35)由所述内壁结构(15)从所述基部(151)朝向所述内喷口(11)方向延伸形成。

3.根据权利要求1所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述外进口(33)的数量为多个。

4.根据权利要求3所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述外进口(33)开设在所述环形腔(30)的侧壁上，并沿所述环形腔(30)的周向方向上分布。

5.根据权利要求1所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述环形腔(30)的中心与所述内喷嘴的中心同心。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述喷注结构还包括基底(50)，所述喷注结构的内喷嘴结构(10)安装在所述基底(50)上。

7.根据权利要求6所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述基底(50)包括第一基底(51)，所述第一基底(51)临近所述内喷嘴的内进口(13)设置，所述内喷嘴结构(10)与所述第一基底(51)之间一体成型。

8.根据权利要求7所述的火箭发动机喷注结构，其特征在于，所述基底(50)还包括第二基底(52)，所述第二基底(52)临近所述环形腔(30)的外喷口(31)设置，所述第二基底(52)与所述环形腔(30)的外壁结构(35)一体成型。

9.一种喷注装置，包括第一基底(51)和第二基底(52)，以及成型在所述第一基底(51)和所述第二基底(52)上的若干喷注结构，其特征在于，所述喷注结构为权利要求1至8中任一项所述的喷注结构。

10.一种火箭发动机，包括喷注装置，其特征在于，所述喷注装置为权利要求9所述的喷注装置。

11.一种火箭，包括火箭发动机，其特征在于，所述火箭发动机为权利要求10所述的火箭发动机。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及火箭发动机技术领域，具体涉及一种适用于液体火箭发动机的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭。

背景技术

液体火箭发动机上的燃烧装置(通常包含推力室和燃气发生器)需要通过喷注器将液体或气体推进剂雾化，然后混合喷入燃烧室进行燃烧。

现有技术中，大部分液体火箭发动机上采用的喷注器为同轴式结构，由一个喷注器环与作为基底的两个薄板圆盘件焊成一体，在两基底之间装配有几十甚至数百个同轴式喷嘴，按不同的排列方式进行排列，并经钎焊成整体，构成内部互不相通的容腔。其中，每个同轴式喷嘴包括内喷嘴和外喷嘴，其中的一个喷嘴用于燃料的雾化，另一个喷嘴用于氧化剂的雾化，内喷嘴和外喷嘴单独进行机加工，通过钎焊的方式嵌套连接，并依靠钎焊缝隔离使得内喷嘴和外喷嘴之间形成不互通的氧化剂腔和燃料腔。

采用上述喷注器，虽然可以便捷实现喷注器各个零件的单独的加工制造，但是整个喷注器中各个零件的组装焊接容易出现漏焊的情形，需进行缜密的密封性检查，对焊接要求较高，成品率不易保证。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭，以解决现有技术中喷注器存在较多的焊缝，对焊接要求高，成品率不易保证的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种火箭发动机喷注结构，包括内喷嘴结构，所述内喷嘴结构具有内喷口，所述内喷嘴结构具有周向分布的内壁结构，所述内壁结构向外一体延伸并形成外壁结构，所述喷注结构在所述内壁结构与延伸出的所述外壁结构之间形成环绕所述内喷嘴结构的环形腔，所述环形腔内开设有外进口，并具有与所述内喷口同向的外喷口。

进一步地，所述内壁结构具有远离所述内喷口的基部，所述外壁结构由所述内壁结构从所述基部朝向所述内喷口方向延伸形成。

进一步地，所述外进口的数量为多个。

进一步地，所述外进口开设在所述环形腔的侧壁上，并沿所述环形腔的周向方向上分布。

进一步地，所述环形腔的中心与所述内喷嘴的中心同心。

进一步地，所述喷注结构还包括基底，所述喷注结构的内喷嘴结构安装在所述基底上。

进一步地，所述基底包括第一基底，所述第一基底临近所述内喷嘴的内进口设置，所述内喷嘴结构与所述第一基底之间一体成型。

进一步地，所述基底还包括第二基底，所述第二基底临近所述环形腔的外喷口设置，所述第二基底与所述环形腔的外壁结构一体成型。

本实用新型还提供一种喷注装置，包括第一基底和第二基底，以及成型在所述第一基底和所述第二基底上的若干喷注结构，所述喷注结构为如上所述的喷注结构。

本实用新型还提供一种火箭发动机，包括喷注装置，所述喷注装置为如上所述的喷注装置。

本实用新型还提供一种火箭，包括火箭发动机，所述火箭发动机为如上所述的火箭发动机。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭中，喷注结构通过将内喷嘴的内壁结构向外一体延伸并形成外壁结构，并使得外壁结构和内壁结构之间形成环绕内喷嘴结构的环形腔，环形腔内开设有外进口，并具有与内喷口同向的外喷口，环形腔可以起到一个类似外喷嘴结构的作用，在实现火箭发动机中的氧化剂和燃料雾化并混合的同时，环形腔由内喷嘴的内壁结构向外一体延伸形成，避免了现有的内喷嘴结构和外喷嘴结构采用焊接的方式出现焊缝的情形，减小了喷注器中焊接的使用，提升了喷注器的质量和成品率。

2.本实用新型提供的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭中，环形腔的中心与内喷嘴的中心同心，使得成型后的喷注结构具有更好的推进剂混合作用。

3.本实用新型提供的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭中，基底包括第一基底，第一基底临近内喷嘴结构的内进口设置，将燃料腔和氧化剂腔之间间隔开，内喷嘴结构与第一基底之间一体成型，使得整个喷注结构所需使用焊接的情形进一步减少，进一步减少了内喷嘴结构与第一基底之间出现焊缝的情形，进而进一步提升了喷注器的质量和成品率。

4.本实用新型提供的火箭发动机喷注结构、喷注装置、火箭发动机及火箭中，基底还包括第二基底，第二基底临近环形腔的外喷口设置，第二基底与环形腔的外壁结构一体成型，使得整个喷注结构所需使用焊接的情形进一步减少，进一步减少了外壁结构与第一基底之间出现焊缝的情形，进而进一步提升了喷注器的质量和成品率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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的附图。在附图中：

图1为本实用新型实施例中喷注装置中的喷注结构排布的结构示意图。

图2为图1所示喷注装置的剖视结构示意图。

图3为图1所示喷注装置中喷注结构的剖视结构示意图。

其中，上述附图中的附图标记为：

10、内喷嘴结构；11、内喷口；13、内进口；15、内壁结构；151、基部；

30、环形腔；31、外喷口；33、外进口；35、外壁结构；

50、基底；51、第一基底；52、第二基底。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，根据本实施例中的火箭发动机喷注结构作为喷注装置的一部分，安装在火箭发动机上，以将进入火箭发动机中的氧化剂和燃料雾化并混合，提升火箭发动机中燃料燃烧的效率。

喷注装置中的喷注结构的数量为多个，均布在火箭发动机的基底50上，使得整个喷注装置具有较好的燃烧效率提升效果。

实施例1

如图3所示，根据本实施例中的喷注结构包括内喷嘴结构10，内喷嘴结构10具有内喷口11，内喷嘴结构10具有周向分布的内壁结构15，内壁结构15向外一体延伸并形成外壁结构35，喷注结构在内壁结构15与延伸出的外壁结构35之间形成环绕内喷嘴结构10的环形腔30，环形腔30内开设有外进口33，并具有与内喷口11同向的外喷口31。进而本实施例中的喷注结构通过将内喷嘴的内壁结构15向外一体延伸并形成外壁结构35，并使得外壁结构35和内壁结构15之间形成环绕内喷嘴结构10的环形腔30，环形腔30内开设有外进口33，并具有与内喷口11同向的外喷口31，环形腔30可以起到一个类似外喷嘴结构的作用，在实现火箭发动机中的氧化剂和燃料雾化并混合的同时，环形腔30由内喷嘴的内壁结构15向外一体延伸形成，避免了现有的内喷嘴结构10和外喷嘴结构采用焊接的方式出现焊缝的情形，减小了喷注器中焊接的使用，提升了喷注器的质量和成品率。

进一步参见图3，本实施例中的内壁结构15具有远离内喷口11的基部151，外壁结构35具体由内壁结构15从基部151朝向内喷口11方向一体延伸形成，进而形成一个环绕内喷嘴结构10的环形腔30，通过在环形腔30上开设外进口33，且环形腔30上成型有与内喷口11同向的外喷口31，通过内壁结构15延伸成型的环形腔30可以起到一个外喷嘴结构的作用。

对于本实施例中的外壁结构35如何通过内壁结构15从基部151朝向内喷口11方向一体延伸形成，具体该部分结构可通过铸造的方式一体铸造成型，也可以是通过3D打印的方式一体成型等。

进一步参见图3，本实施例中外进口33的数量为多个，外进口33开设在环形腔30的侧壁上，并沿环形腔30的周向方向上分布。在喷注结构工作时，一种推进剂从喷注结构左侧的内进口13进入内喷嘴结构10，从右侧内喷口11喷出；另一种推进剂从喷注结构周向侧面的外进口33进入环形腔30，从右侧的外喷口31喷出，进而可实现两种不同推进剂的雾化和混合。

本实施例中的环形腔30的中心与内喷嘴的中心同心，使得成型后的喷注结构具有更好的推进剂混合作用。本实施例中的外喷口31环绕内喷口11设置，其深度大于内喷口11的深度，可进一步实现提升两种不同推进剂的混合效果。

进一步参见图3，本实施中的喷注结构还包括基底50，基底50起到一个对喷注结构的支撑，以及对发动机内部空间的间隔作用，例如将发动机中临近喷注结构的燃料腔和氧化机腔间隔开。喷注结构的内喷嘴结构10安装在基底50上，形成一个整体。

具体地，基底50包括第一基底51，第一基底51临近内喷嘴结构10的内进口13设置，将燃料腔和氧化剂腔之间间隔开，本实施例中的内喷嘴结构10与第一基底51之间一体成型，使得整个喷注结构所需使用焊接的情形进一步减少，进一步减少了内喷嘴结构10与第一基底51之间出现焊缝的情形，进而进一步提升了喷注器的质量和成品率。

基底50还包括第二基底52，第二基底52临近环形腔30的外喷口31设置，第二基底52与环形腔30的外壁结构35一体成型，使得整个喷注结构所需使用焊接的情形进一步减少，进一步减少了外壁结构35与第一基底51之间出现焊缝的情形，进而进一步提升了喷注器的质量和成品率。

实施例2

本实施例还提供一种喷注装置，包括第一基底51和第二基底52，以及成型在第一基底51和第二基底52上的若干喷注结构，喷注结构为如上所述的喷注结构。进而上述实施例中喷注结构所具有的优点，本实施例中的喷注装置也应具有，在此不再赘述。

进一步参见图1，本实施例喷注装置中的额喷注结构的数量优选为多个，多个喷注结构采用“同心圆式”排布形式，进而可获得较好的喷注效果。除此之外，还有多种排布形式，不在此一一列举。

实施例3

本实施例还提供一种喷注火箭发动机，包括喷注装置，喷注装置为如上所述的喷注装置。进而上述实施例中喷注装置所具有的优点，本实施例中的火箭发动机也应具有，在此不再赘述。

实施例4

本实施例还提供一种火箭，包括火箭发动机，火箭发动机为如上所述的火箭发动机。进而上述实施例中火箭发动机所具有的优点，本实施例中的火箭也应具有，在此不再赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

设计图

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