Струйно-центробежная форсунка

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Струйно-центробежная форсунка содержит корпус, состоящий из двух цилиндров разного диаметра, соединенных между собой с образованием кольцевой ступеньки, образованной торцом большего цилиндра. В корпусе выполнены центральный осевой профилированный канал с расширяющейся и цилиндрической частями, соединенными между собой с образованием внутреннего уступа, и тангенциальные каналы, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания и открывающиеся в полость смешения форсунки. Выходные части тангенциальных каналов расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги за счет обеспечения оптимальных условий смешения газа и жидкого компонента в форсунке. 2 ил.

 

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).

В настоящее время одной из основных проблем при создании ЖРД является получение высокого значения удельного импульса тяги за счет обеспечения предельно высокой полноты сгорания топлива. Полнота сгорания топлива обеспечивается, в том числе, организацией начала смесеобразования непосредственно в полости форсунки.

Известна форсуночная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус и огневое днище с установленными в них форсунками, имеющими центральный профилированный и тангенциальный каналы, соединяющими полости компонентов с полостью камеры сгорания, при этом торец выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки расположен перед отверстиями тангенциального канала форсунки, а уступ h между центральным и тангенциальным каналами составляет не более 20% d, где d - диаметр тангенциального канала форсунки (Патент РФ №2525787, заявка: №2013107623/06 от 20.02.2013, МПК: F02K 9/52 - прототип).

Указанная форсуночная головка работает следующим образом.

В полость блока окислителя, расположенную в корпусе, подается окислительный генераторный газ и распределяется по форсункам. Генераторный газ, пройдя через минимальное проходное сечение, принудительно расширяется и поступает и камеру смешения форсунки. В полость камеры смешения форсунки горючее поступает через тангенциальные каналы, расположенные за торцом выходного сечения центрального канала, и образует тонкую пленку жидкости, прижатую к стенке форсунки центробежными силами. Окислительный генераторный газ в камере смешения взаимодействует с кольцевой пеленой горючего внутри форсунки.

Основными недостатками является недостаточно высокая экономичность работы смесительной головки, обусловленная тем, что тонкая пленка горючего, прижатая к стенке форсунки центробежными силами, недостаточно интенсивно реагирует с газообразным окислителем, что приводит к потерям удельного импульса тяги.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение высокой экономичности работы камеры и удельного импульса тяги при минимальных осевых габаритах форсуночной головки за счет обеспечения оптимальных условий смешения газа и жидкого компонента в форсунке.

Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной струйно-центробежной форсунке, содержащей корпус, состоящий из двух цилиндров разного диаметра, соединенных между собой с образованием кольцевой ступеньки, образованной торцом большего цилиндра, при этом в корпусе выполнены центральный осевой профилированный канал с расширяющейся и цилиндрической частями, соединенные между собой с образованием внутреннего уступа, и тангенциальные каналы, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания и открывающиеся в полость смешения форсунки, согласно изобретению, выходные части тангенциальных каналов расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана смесительная головка, на фиг. 2 - предложенная форсунка в аксонометрии.

Предложенная струйно-центробежная форсунка рассмотрена в составе форсуночной головки. Форсуночная головка камеры ЖРД содержит корпус 1 головки и огневое днище 2 с установленными в них струйно-центробежными форсунками 3. Струйно-центробежные форсунки 3 имеют центральный осевой профилированный канал 4 и тангенциальные каналы 5, выполненные в корпусе 6 каждой форсунки. Указанные каналы 4 и 5 соединяют полости блоков окислителя 7 и горючего 8 с полостью камеры сгорания 9. Выходные части тангенциальных каналов 5 расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей 10 двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов 5 при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки. Каждая форсунка имеет камеру смешения 11, в которую открываются центральный осевой профилированный канал 4 и тангенциальные каналы 5.

Предложенная струйно-центробежная форсунка в составе форсуночной головки работает следующим образом.

В полость блока окислителя 7, расположенную в корпусе 1, подается окислительный генераторный газ и распределяется по форсункам 3. Далее, генераторный газ, пройдя через минимальное проходное сечение центрального осевого профилированного канала 4, принудительно расширяется и поступает и камеру смешения 11 форсунки 3 для смешения с горючим. В полость камеры смешения 11 форсунки 3 горючее поступает через тангенциальные каналы 5. За счет того, что тангенциальные каналы 5 выполнены таким образом, что их выходные части расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей 10 двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов 5 при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки, струи жидкости получают не только тангенциальную, но и радиальную составляющую скорости, направленную к центру камеры смешения 11. Наличие радиальной составляющей скорости, которая стремится оторвать пленку жидкости от стенок камеры смешения 11, обеспечивает более интенсивное взаимодействие окислительного генераторного газа и горючего, позволяет улучшить условия разрушения тонкой струи жидкости, прижимаемой к стенкам камеры смешения 11 центробежными силами, что, в конечном итоге, дает возможность улучшить условия смесеобразования и повысить удельный импульс тяги.

Использование предложенного технического решения позволит обеспечить наиболее полное перемешивание компонентов, получить качественное смесеобразование, увеличить значение удельного импульса тяги ЖРД и уменьшить осевые габариты форсуночной головки и камеры.

Струйно-центробежная форсунка, содержащая корпус, состоящий из двух цилиндров разного диаметра, соединенных между собой с образованием кольцевой ступеньки, образованной торцом большего цилиндра, при этом в корпусе выполнены центральный осевой профилированный канал с расширяющейся и цилиндрической частями, соединенными между собой с образованием внутреннего уступа, и тангенциальные каналы, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания и открывающиеся в полость смешения форсунки, отличающаяся тем, что выходные части тангенциальных каналов расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Струйно-центробежная форсунка содержит корпус, состоящий из двух цилиндров разного диаметра, соединенных между собой с образованием кольцевой ступеньки, образованной торцом большего цилиндра, при этом в корпусе выполнены центральный осевой профилированный канал с расширяющейся и цилиндрической частями, соединенными между собой с образованием внутреннего уступа, и тангенциальные каналы, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания и открывающиеся в полость смешения форсунки.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Форсуночная головка камеры ЖРД содержит корпус головки и огневое днище с установленными в них струйно-центробежными форсунками, имеющими центральный осевой профилированный и тангенциальные каналы, выполненные в корпусе каждой форсунки, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания.

Изобретение относится к области испытаний, в частности стендовых испытаний режимов работы ЖРД, работающих в режиме непрерывной детонации на топливной смеси, состоящей из газообразного кислорода и керосина.

Изобретение относится к области энергетики и предназначено для подачи газообразного топлива и газовых компонентов в камеру сгорания воздушно-реактивных двигателей.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании смесительных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Смесительная головка камеры сгорания ЖРД содержит корпус с выполненными в нем втулками, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента.

Изобретение относится к ракетной технике, конкретно - к организации в жидкостном ракетном двигателе малой тяги высокой степени перемешивания самовоспламеняющихся компонентов топлива.

Изобретение относится к ракетной технике, а именно к жидкостному ракетному двигателю, работающему на двухкомпонентном топливе. Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, содержит подвод генераторного газа, корпус, имеющий каналы для подачи жидкого компонента в полость смесительных элементов, смесительные элементы, состоящие из концентрически соединенных между собой колец, на выходе из которых выполнены наклонные отверстия, соединенные с полостью подвода генераторного газа, поступающего через отверстия в корпусе, отверстие в центре для расположения запального устройства, при этом корпус со смесительными элементами представляют собой единую цельную конструкцию, изготовленную методом послойного порошкового лазерного спекания гранул, с постоянным по площади трактом для поступления компонента топлива.

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из электропневмоклапанов горючего и окислителя, смесительной головки, включающей воспламенительное устройство со свечой зажигания, дозвуковую газовую завесу для обеспечения допустимого теплового состояния конструкции двигателя, камеры сгорания и сопла, согласно изобретению на камере сгорания установлены друг над другом два кольцевых цилиндра из жаростойкой и жаропрочной стали с коллекторами водорода и кислорода соответственно, на торцевых поверхностях которых установлены прямоугольные каналы так, чтобы каждый канал водорода пересекался с каналом кислорода.

Изобретение относится к области ракетных двигателей, более конкретно к системе подачи ракетного топлива в ракетный двигатель (2), включающей в себя первый бак (3), второй бак (4), первую систему питания (6), соединенную с первым баком (3), и вторую систему питания (7), соединенную со вторым баком (4).

Изобретение относится к ракетным двигателям малой тяги. Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде, состоящий из свечи зажигания топлива, смесительной головки, обеспечивающей смешение топлива и внутреннее охлаждение стенки камеры сгорания, камеры сгорания и сопла, в смесительной головке двигателя выполнены струйные форсунки типа струя в сносящем потоке кислорода, суммарные векторы потоков которых направлены в плоскости, перпендикулярной оси двигателя, навстречу друг другу.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер жидкостных ракетных двигателей (ЖРД). Форсуночная головка камеры ЖРД, содержащая корпус головки и огневое днище с установленными в них струйно-центробежными форсунками, имеющими центральный осевой профилированный и тангенциальные каналы, выполненные в корпусе каждой форсунки, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания. Тангенциальные каналы расположены таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги за счет оптимальных условий смешения газа и жидкого компонента в форсунке. 2 ил.

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер жидкостных ракетных двигателей. Струйно-центробежная форсунка содержит корпус, состоящий из двух цилиндров разного диаметра, соединенных между собой с образованием кольцевой ступеньки, образованной торцом большего цилиндра. В корпусе выполнены центральный осевой профилированный канал с расширяющейся и цилиндрической частями, соединенными между собой с образованием внутреннего уступа, и тангенциальные каналы, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания и открывающиеся в полость смешения форсунки. Выходные части тангенциальных каналов расположены на внутреннем уступе выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки. Изобретение обеспечивает повышение удельного импульса тяги за счет обеспечения оптимальных условий смешения газа и жидкого компонента в форсунке. 2 ил.

Наверх