专利名称：应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器的制作方法
应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器
技术领域：
本发明涉及一种应用气动谐振点火技术的气氧煤油点火器装置。背景技术：
以液氧、煤油为推进剂的液体火箭发动机常用的点火技术是利用能与气氧自燃的 起动燃料，在一定压力下气动燃料先进入燃烧室与进入的气相的氧自燃点火，并将随后进 入的煤油和液氧点燃，这种点火技术十分可靠，它可以用于第一级，也可以用于第二级火箭 发动机的气动，它主要缺点是只能一次启动，不能满足多次启动的要求。同时自燃燃料具有 毒性，且易燃、易爆、不易贮存。对于液氧、煤油火箭发动机，为了多次启动，还可以设计专门 的启动系统。启动时随着打开氧化剂主阀，打开起动喷嘴的起动燃料供应阀，随之自燃点 火，并形成燃烧火炬。主燃料进入后就靠此火炬点燃，在燃烧室进入工作状态时立即切断起 动燃料。这种方案在飞行中能多次起动，缺点是发动机上必须有一套专门的起动系统，增加 了发动机的重量和控制操纵的复杂性，并影响可靠性。高能电点火也可实现多次气动。但 电火花点火需要很大功率的电源，增加一套重量很大的电点火系统，且在真空条件下高压 电路系统的工作可靠性差，难以克服静电和射频的干扰，还会对箭上仪器产生电干扰。Niwa成功的利用气动谐振直接点火方案点燃了氧气没有，生成了氧气煤油点火火 炬，由于火焰温度高，燃烧过程只持续了 0. 5s，试验中用壁厚的紫铜点火室来蓄热，以防止 壁面烧蚀。该点火器需要热防护处理，大大增加点火器结构复杂性。
发明内容本发明的目的是提供一种能够重复多次起动、既不增加一套专门的起动系统、还 能避开静电射频干扰以克服高空点火困难、工作可靠、重量轻的应用气动谐振点火技术的 气氧/煤油点火器。应用气动谐振点火技术气氧/煤油点火器由氧气路管嘴(1)、密封垫片(2)、热表 面点火器(3)、定位卡套(4)、密封垫片(5)、谐振管套(6)、密封点片(7)、主氧集气环(8)、 点火器身部(9)、点火器头部(10)、煤油-气氧组合喷嘴(11)，密封垫片(12)、气蚀管(13)、 煤油接管嘴(14)、密封垫片(15)组成。热表面点火器采用气动谐振加热方式，谐振管位于 点火器头部侧面。煤油从煤油-气氧组合喷嘴侧面径向喷入喷嘴内。氧气轴向通过组合喷 嘴。点火器身部设置有主氧集气环用于给点火火炬补氧燃烧。点火器头部和身部采用不锈 钢材料。该发明的优点有(a)热表面点火器位于点火室侧面，谐振气体不受推进剂条件 限制，可以自由选择驱动气体。(b)不受谐振条件限制，氧气和煤油的压力和流量可以在较 大范围内变化。(c)系统结构简单，工作可靠，与电火花点火相比，不会对其他仪器设备产生 干扰。(d)采用了预混式的喷嘴，有利于气氧煤油的掺混，利于点火。(e)采用了主氧集气 环对火炬进行补氧燃烧，可提高点火的能量。(f)点火器头部和身部采用不锈钢材料，成本 低，加工方便。
图1是应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器具体实施方式下面结合附图来进一步说明本发明。如图1所示，应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器由氧气路管嘴(1)、密 封垫片(2)、热表面点火器(3)、定位卡套(4)、密封垫片(5)、谐振管套(6)、密封垫片(7)、 主氧集气环(8)、点火器身部(9)、点火器头部(10)、煤油-气氧组合喷嘴(11)，密封垫片 (12)、气蚀管(13)、煤油接管嘴(14)、密封垫片(15)组成。氧气路管嘴(1)位于点火器头部(10)中心轴线上，通过螺纹与点火器头部(10) 相连，是氧气进入点火器的通道，此连接处密封通过密封垫片(2)实现，密封垫片(2)采用 紫铜制作，并进行退火处理，点火器头部(10)为不锈钢材料制作。煤油接管嘴(14)位于点 火器头部(10)侧面，通过螺纹与点火器头部(10)连接。煤油接管嘴(14)和点火器头部
(10)之间装有气蚀管(13)及密封垫片(12)，气蚀管用于控制煤油流量。煤油-气氧组合 喷嘴(11)位于点火器头部(10)中，通过氧气路管嘴(1)压密封垫圈(2)时固定在点火器 头部(10)中心。煤油-气氧组合喷嘴与外界的密封通过密封垫圈(2)和密封垫圈(15)实 现。试验中，氧气从中心氧气路管嘴(1)、煤油从点火器头部侧面孔进入煤油-气氧组合喷 嘴，煤油以径向喷射形式喷入组合喷嘴，氧气轴向喷入，这样有利于煤油的雾化蒸发，容易 掺混均勻并被可靠点燃。热表面点火器⑶位于点火器头部(10)侧面，通过螺纹方式与谐 振管套(6)相连，谐振管套焊接在点火器头部侧面。通过调整定位卡套(6)和密封垫片(5) 厚度可以调整热表面点火器(3)进入点火室的长度。点火器身部(9)通过螺纹与点火器头 部(10)相连，两者之间采用紫铜的密封垫片(7)密封，点火器身部(9)采用不锈钢材料制 作。点火器身部外焊接有主氧集气环(8)，通过主氧集气环对从点火器喷出的点火火炬进行 补氧燃烧，提高点火能量。应用气动谐振技术的气氧/煤油点火器工作时，先通过谐振气体加热热表面点 火器(3)，然后通过氧气路管嘴(1)和煤油接管嘴(14)通入氧气和煤油，煤油径向喷入煤 油-气氧组合喷嘴(11)，氧气轴向进入煤油-气氧组合喷嘴(11)，然后混合气液再从煤 油-气氧组合喷嘴(11)喷入点火室头部(10)，接触到加热的热表面点火器(3)后被点燃形 成点火火炬，从点火器身部(9)喷出时通过主氧集气环(8)对点火火炬进行补氧燃烧，点火 火炬能量进一步提升，有利于点火。
权利要求
应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器，由氧气路管嘴(1)、密封垫片(2)、热表面点火器(3)、定位卡套(4)、密封垫片(5)、谐振管套(6)、密封点片(7)、主氧集气环(8)、点火器身部(9)、点火器头部(10)、煤油-气氧组合喷嘴(11)，密封垫片(12)、气蚀管(13)、煤油接管嘴(14)、密封垫片(15)组成，其特征在于氧气路管嘴(1)位于点火器头部(10)中心轴线上，通过螺纹与点火器头部(10)相连，是氧气进入点火器的通道，此连接处密封通过密封垫片(2)实现，密封垫片(2)采用紫铜制作，并进行退火处理。煤油接管嘴(14)位于点火器头部(10)侧面，通过螺纹与点火器头部(10)连接。煤油接管嘴(14)和点火器头部(10)之间装有气蚀管(13)及密封垫片(12)。煤油-气氧组合喷嘴(11)位于点火器头部(10)中，通过氧气路管嘴(1)压密封垫圈(2)时固定在点火器头部(10)中心。煤油-气氧组合喷嘴与外界的密封通过密封垫圈(2)和密封垫圈(15)实现。热表面点火器(3)位于点火器头部(10)侧面，通过螺纹方式与谐振管套(6)相连，谐振管套(6)焊接在点火器头部侧面。点火器身部(9)通过螺纹与点火器头部(10)相连，两者之间采用紫铜的密封垫片(7)密封。点火器身部外焊接有主氧集气环(8)。
2.根据权利要求1所述的应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器，其特征在于 所述的煤油_气氧组合喷嘴径向侧面有喷注孔。
3.根据权利要求1所述的应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器，其特征在于 热表面点火器(3)位于点火器头部侧面，与点火器头部之间有定位卡套(4)和密封垫片 (5)。
4.根据权利要求1所述的应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器，其特征在于 点火器身部(9)、点火器身部(10)采用不锈钢材料。
全文摘要
应用气动谐振点火技术的气氧/煤油点火器，属于火箭发动机领域。应用气动谐振点火技术的气氧煤油点火器由氧气路管嘴(1)、密封垫片(2)、热表面点火器(3)、定位卡套(4)、密封垫片(5)、谐振管套(6)、密封点片(7)、主氧集气环(8)、点火器身部(9)、点火器头部(10)、煤油-气氧组合喷嘴(11)，密封垫片(12)、气蚀管(13)、煤油接管嘴(14)、密封垫片(15)组成。热表面点火器采用气动谐振加热方式，谐振管位于点火器头部侧面。煤油从煤油-气氧组合喷嘴侧面径向喷入喷嘴内。氧气轴向通过组合喷嘴。点火器身部设置有主氧集气环用于给点火火炬补氧燃烧。
文档编号F02K9/95GK101852148SQ200910081278
公开日2010年10月6日 申请日期2009年4月1日 优先权日2009年4月1日
发明者俞南嘉, 张国舟, 蔡国飙, 马彬 申请人:北京航空航天大学