技术特征：
1.一种吸气式火箭针栓喷注器，包括壳体(1)、针栓(2)、针锥(3)、弹性元件(4)和端面法兰(5)，其特征在于：所述壳体(1)为拉瓦尔喷管结构，且壳体(1)自左向右包括平直段(27)、收缩段(22)和扩张段(23)和壳体出口(26)，所述壳体出口(26)相邻一侧同一平面上设置有燃烧室(6)，且壳体出口(26)与燃烧室(6)入口处相固定；所述针栓(2)设置于壳体(1)中心并与壳体(1)同轴且贯穿壳体(1)，壳体(1)与针栓(2)外壁面之间形成环状且具有拉瓦尔喷管型线的气体流道(8)，且气体流道(8)左端开口处为气体流道入口(24)，针栓(2)与壳体(1)距离最短处形成喉道(25)；在所述扩张段(23)的针栓壁面上开设有多个周向均匀分布的燃料上游喷孔(14)和下游喷孔(15)；针栓(2)内设有与喷孔连通的前端内流道(16)、中心内流道(17)、后端内流道(18)和第一汇流腔(19)、第二汇流腔(20)、第三汇流腔(21)，所述中心内流道(17)与针栓(2)同轴，且中心内流道(17)一端与针锥(3)端面连接，另一端与后端内流道(18)交汇；所述弹性元件(4)安装于端面法兰(5)和针锥(3)之间，并预压缩安装在针栓(2)中，且针锥(3)头部贯穿汇流腔(19)并延伸至中心内流道(17)；且针锥3在弹性元件4预紧力的作用下与针栓内流道壁面(9)接触密封，针锥(3)侧表面与针栓内壁面(10)之间设有环状动密封(11)进行密封设置；所述端面法兰(5)上设有燃料入口(12)，端面法兰(5)与针栓(2)之间设有静密封(13)。2.根据权利要求1所述的一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述针栓(2)右侧设置为头部端面(7)，且头部端面(7)与壳体出口(26)的平面共面，或头部端面(7)延伸至燃烧室(6)内，针栓(2)直径为壳体出口(26)直径的1/3-1/5。3.根据权利要求1所述的一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述针锥(3)的锥角大于0
°
小于180
°
，针锥(3)头部结构为平面、钝头或针状结构中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述针锥(3)与内流道壁面(9)之间的接触密封为面密封或线密封。5.根据权利要求1所述一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述弹性元件(4)为弹簧或金属波纹管。6.根据权利要求1所述一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述上游喷孔(14)和下游喷孔(15)的横截面形状为圆形、椭圆形、矩形、菱形、雨滴形中的至少一种。7.根据权力要求1所述一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述前端内流道(16)、后端内流道(18)为多根周向均匀分布，并平行于针栓(2)壁面，内前端内流道(16)、后端内流道(18)与针栓(2)外壁面之间的距离小于或等于前端内流道(16)、后端内流道(18)自身直径。8.根据权力要求1所述一种吸气式火箭针栓喷注器，其特征在于，所述壳体(1)、针栓(2)、针锥(3)、弹性元件(4)、端面法兰(5)的材料为不锈钢、高温合金钢、铜、铝中的任意一种。9.一种如利用权利要求1所述的吸气式火箭喷器的喷注方法，其特征在于，所述喷注方法包括以下步骤：s1、氧化剂气体从气体流道入口(24)进入环状拉瓦尔喷管流道(8)，从壳体出口(26)喷入燃烧室(6)，氧化剂气体在拉瓦尔喷管喉道(25)处形成壅塞，阻隔下游燃烧室(6)内的燃烧压力波动向上游传播，不同流量工况下，氧化剂气体流量根据拉瓦尔喷管流道(8)上游的
气体总温、总压变化进行调节；s2、燃料从燃料入口(12)进入针栓(2)，经针栓(2)内流道，分别到达汇流腔，经上游喷孔(14)和下游喷孔(15)喷射，不同流量工况下，通过汇流腔内作用在针锥(3)侧表面燃料压力变化，进行燃料喷孔面积自适应调节；s3、燃料经上游喷孔(14)和下游喷孔(15)喷射后，与氧化剂气体在环状拉瓦尔喷管气体流道(8)内碰撞、雾化、混合，并在下游燃烧室(6)中燃烧。10.根据权力要求9所述一种吸气式火箭针栓喷注器的喷注方法，其特征在于，所述s2步骤包括以下调节方式：s2-1、当燃料为小流量工况时，汇流腔内作用在针锥(3)侧表面的燃料压力不足以克服弹性元件(4)预紧力，弹性元件(4)与壳体(1)内壁面之间保持接触密封状态，燃料仅从上游喷孔(14)喷射；s2-2、当燃料为大流量工况时，燃料喷射压力升高，汇流腔内作用在针锥(3)侧表面的燃料压力大于弹性元件(4)预紧力，针锥(3)被推离针栓(2)内流道壁面，汇流腔和内流道连通，一部分燃料则经内流道到达汇流腔，燃料从上游喷孔(14)和下游喷孔(15)同时喷射，维持雾化水平和喷射压力稳定。
技术总结
本发明公开了一种吸气式火箭针栓喷注器及其喷注方法，涉及发动机推进剂喷注领域。包括壳体、针栓、针锥、弹性元件和端面法兰等结构，并对壳体采用拉瓦尔喷管结构，针栓设置于壳体中心，壳体与针栓外壁面之间形成环状且具有拉瓦尔喷管型线的气体流道，针栓壁面上开设有多个喷孔，所述针栓内设有与喷孔连通的内流道和汇流腔，弹性元件安装于端面法兰和针锥之间，并预压缩安装在针栓中，针锥在弹性元件预紧力的作用下与针栓内流道壁面接触密封，本发明克服了现有技术的不足，使得燃料流量变化时，燃料喷孔根据燃料压力变化自适应调节，维持燃料雾化质量和喷射压力稳定，同时控制氧化剂气体在喉道处发生壅塞，保证发动机稳定燃烧。烧。烧。
技术研发人员：袁越明 吴坤 赵林英 范学军 李腾
受保护的技术使用者：合肥中科重明科技有限公司 广东空天科技研究院
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/3/21