专利名称：气-气单喷嘴试验装置的制作方法
气_气单喷嘴试验装置
技术领域：
气-气单喷嘴试验装置，本发明是以气体为推进剂的液体火箭发动机单喷嘴试验
装置。主要应用于液体火箭发动机的预燃室和主推力室单喷嘴试验。背景技术：
喷嘴是液体火箭发动机中的重要部件，它的功能是将推进剂引入燃烧室，组织推进剂的燃烧，使混合物中燃料和氧化剂比例得当，组分沿燃烧室横截面分布均匀。
液体火箭发动机是推进剂为液体的发动机，但是，在某些种类的液体火箭发动机中，燃料和氧化剂在喷入燃烧室掺混燃烧之前已经转化为气态，因此需要对气_气喷嘴技术进行研究。比如在全流量补燃循环液体火箭发动机中，全部流量的液态推进剂先进入富氧预燃室和富燃预燃室初步燃烧，形成高温的富氧燃气和富燃燃气，然后两种燃气再进入主燃烧室继续掺混补燃，因此在全流量补燃循环发动机的主燃烧室中需要使用气_气喷嘴，即喷射的燃料和氧化剂均为气态的喷嘴。 通过试验对气_气喷嘴进行研究，是气_气喷注器技术的主要手段，气_气单喷嘴头部设计，对气_气喷嘴的研究有重要作用，合理的设计能方便试验研究，节省试验经费。本发明所提出的单喷嘴头部设计，将喷嘴设计为可更换形式，使用同一件氧化剂腔和一件燃料腔，更换不同的喷嘴，能方便喷嘴的安装和拆卸，结构简单，可操作性强。
发明内容
本发明设计出可更换喷嘴的单喷嘴试验装置。该装置包括氧化剂腔、燃料腔、燃料喷嘴、氧化剂喷嘴、密封件和拆卸装置。 氧化剂腔和燃料腔用于存储管道中的氧化剂和燃料，容腔设计面积大于喷嘴面积的3倍，以减少喷嘴的压力损失。燃料喷嘴和燃料腔使用过盈配合，防止喷嘴安装倾斜；氧化剂喷嘴与燃料喷嘴使用过盈配合，保证燃料喷嘴与氧化剂喷嘴的同轴度。本发明中的燃料喷嘴和氧化剂设计为可更换形式，而不用更换燃料腔和氧化剂腔。本发明中的试验装置结构简单，加工工艺容易实现，能方面气-气喷嘴的试验研究和节省实验经费。
图1是本发明带气_气单喷嘴试验装置剖视图
图2是本发明带气_气单喷嘴试验装置拆卸剖视图
具体实施方式
本发明设计出可更换喷嘴的单喷嘴试验装置。该装置包括氧化剂腔(4)、燃料腔(8)、燃料喷嘴(7)、氧化剂喷嘴(3)、密封件(5)和拆卸装置。 气-气喷嘴试验装置使用不锈钢为材料，分别见图1。将氧化剂腔中心加工成容腔，通过进口 (1)将气体氧化剂引入容腔(2)。容腔(2)截面积应大于氧化剂喷嘴出口面积的2倍，以降低氧化剂流动带来的压力损失。氧化剂腔的下底面设计有密封件安装环，密封圈可选用膨胀石墨或硅胶圈。根据所选用密封圈的要求设计密封槽深度，本发明中密封环深度为5mm。燃料由两个燃料进口 (6)引入燃料容腔。燃料腔上设计有与燃料喷嘴配合的圆柱面(14)。该圆柱面(14)与燃料喷嘴的圆柱面(13)使用过盈配合，能保证燃料腔和燃料喷嘴的同轴度，要求配合紧度为O. 02至0. 05mm。燃料腔上端面和底部出口前设计有安放密封圈的密封槽和密封凸台。 燃料喷嘴(7)采用杯状结构，在燃料喷嘴上端设计有密封凸台，与燃料腔配合的圆柱段(13)设计长度大于5mm，保证有足够的紧配合长度。在燃料喷嘴中部，设计有燃料进气小孔(13)，燃料通过小孔引入燃料喷嘴通道(10)。小孔总面积必须大于燃料喷嘴喷注面积的3倍，以降低燃料的压力损失。燃料喷嘴(7)下部设计有密封凸台，与燃料腔的密封槽(9)配合，防止燃烧室的燃气回流到燃料腔。燃料喷嘴的下部的必须使用耐高温材料密封圈。燃料喷嘴上部的内圆(12)与氧喷嘴的配合面(15)，配合方式为过盈配合，紧度为0至0. 03mm，保证燃料喷嘴和氧喷嘴的同轴度。内圆与上端面有垂直度要求。
氧化剂喷嘴(3)上端面设计有密封凸台和密封槽，用于与氧化剂腔(4)和燃料喷嘴(7)配合，形成密封面。中间位置的外圆(15)与燃料喷嘴的内圆(12)形成过盈配合，保证氧喷嘴同轴度。氧喷嘴上部的外圆(17)直径小于燃料喷嘴的外圆直径(16)，本发明中氧喷嘴外圆直径(17)小于燃料喷嘴外圆(16)直径4至6mm;氧喷嘴入口的上部设计有螺纹(18)，且螺纹的名义直径大于氧喷嘴直径的1.4倍。使用细牙螺纹，螺纹孔深度为10mm左右。螺纹孔的作用是与拆卸装置中的螺栓配合，方便将与燃料喷嘴配合的氧喷嘴拔出。氧喷嘴使用流量公式计算氧喷嘴流通直径。 图2是气-气喷嘴拆卸示意图，拆卸装置由螺栓(1)螺帽(2)、垫片和拆卸主件(4)组成。拆卸时，主件与燃料喷嘴通过接触面(5)固定住燃料喷嘴，拧螺帽(2)使氧化剂喷嘴向上移动，将燃料喷嘴拆出氧化剂喷嘴。燃料喷嘴可通过从底部敲打出燃料腔。
权利要求
气-气单喷嘴试验装置，由氧化剂腔(4)、燃料腔(8)、氧化剂喷嘴(3)、燃料喷嘴(7)、密封件(5)和拆卸装置组成，其特征在于将氧化剂剂喷嘴(3)和燃料喷嘴(7)设计为可更换结构。
2. 根据权利要求1所述的气_气单喷嘴试验装置，其特征在于燃料喷嘴与燃料腔采用分体加工。
3. 根据权利要求l-2所述的气-气单喷嘴试验装置，其特征在于燃料喷嘴(7)与氧 化剂喷嘴(3)的配合为过盈配合，能保证喷嘴的同轴度。
4. 根据权利要求l-3所述的双同轴气-气喷嘴设计方法，其特征在于燃料喷嘴与燃料腔的配合为过盈配合，保证喷嘴与燃料腔的同轴度。
5. 根据权利要求l-4所述的双同轴气-气喷嘴设计方法，其特征在于氧化剂腔和燃料截面流通面积分别是氧化剂和燃料喷嘴面积的3倍以上。
6. 根据权利要求1-5所述的双同轴气_气喷嘴设计方法，其特征在于氧化剂喷嘴入口处设计有螺纹，方便螺栓的拆卸。
全文摘要
气-气单喷嘴试验装置。气-气喷注器试验研究的装置，包括氧化剂腔(4)、燃料腔(8)、氧化剂喷嘴(3)、燃料喷嘴(7)、密封件(5)和拆卸装置。能使方便气-气喷嘴的试验研究，节省实验经费和试验时间。氧化剂腔和燃料腔分别用于存储氧化剂和燃料，燃料喷嘴和燃料腔使用过盈配合，氧化剂喷嘴与燃料喷嘴也使用过盈配合，能保证试验时喷嘴的同轴度。氧化剂喷嘴和燃料喷嘴为可更换结构，能使用同一套氧化剂腔和燃料腔，而更换不同的喷嘴。
文档编号G01M99/00GK101738326SQ20081022625
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者杜正刚, 蔡国飙, 高玉闪 申请人:北京航空航天大学