CN101782030B - 试验用多单元同轴式喷注器构件及制作方法 - Google Patents
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Abstract
试验用多单元同轴式喷注器构件包括：上板、氧化剂喷嘴、外骨架。单喷注单元仅包括氧化剂喷嘴，而没有燃料喷嘴构件，氧化剂喷嘴下端与外骨架下板喷注器孔之间直接形成环燃料喷嘴；氧化剂喷嘴与上板采用阡焊连接和密封；上板与外骨架之间采用亚弧焊连接和密封；外骨架外围设计有多孔形式；上板与外骨架联合加工喷注孔时，要采用工装，氧化剂喷嘴与上板阡焊时，也需要工装。本发明直接为试验用的多单元喷注器提供设计方法；省略了一般需要采用外燃料喷嘴结构，结构简单，成本低；且能够避免氧化剂腔和燃料腔之间的渗漏，能够严格保证同轴喷注器单元的同轴度；燃料腔的高度就可以设计得较低。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种用于试验的具有多个同轴式喷注器单元的构件及其制作方法。本发明特别用于应用于液体火箭发动机试验的多单元喷注器构件的设计。
【背景技术】
作为液体火箭发动机关键部件之一的喷注器，在其研制过程中，往往必须进行大量的多单元喷注器的试验和测试工作，这就涉及到多单元喷注器的设计工作。
一般多单元喷注器构件的设计，由于氧化剂喷嘴零件设计过长以及整体喷注器构件零件数量过多，配合过多，单元喷嘴都采用氧化剂内喷嘴零件与燃料外喷嘴零件的组合形式，以此来保证氢氧喷孔之间的同轴度；而且燃料入口采用接管嘴直接引入燃料进入燃料腔内，而为了保证燃料在燃料腔中的流速不能过大使各单元喷嘴分布均匀，使得氢腔高度设计较高，这就使得氧化剂喷嘴设计更长，加工难度大，成本高；像文献Immich，H.Alting J.，Kretschmer J.，et al.“Technologies for thrust chambersof guture launch vehicle liquid rocket engines”AIAA Paper No：2002-4134所示多单元喷注器构件，其中单元喷嘴都采用氧化剂内喷嘴零件与燃料外喷嘴零件的组合形式，氧喷嘴设计很长，喷注器构件设计复杂。以及Mauritz.A.deRidder，DavidA.Helderman，Nicholas J.Nugent，et al.“Measurement and Analysis of HeatTransfer in a Multi-Element Hydrogen/Oxygen Rocket Combustor”，AIAA Paper No：2008-5031中燃料入口采用接管嘴直接引入燃料进入燃料腔内，使得氢腔高度设计较高，氧化剂喷嘴设计便更长，加工难度大，同轴度不易保证，废品率高。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种用于试验的同轴式多单元喷注器构件和制作方法。
试验用多单元同轴式喷注器构件及制作方法，构件包括：上板(1)、氧化剂喷嘴(2)、外骨架(3)，在其制作方法过程中还涉及到：喷注器孔工装(4)和保证同轴度工装(5)。单喷注单元仅包括氧化剂喷嘴，而没有燃料喷嘴构件，氧化剂喷嘴下端与外骨架下板喷注器孔之间直接形成环燃料喷嘴；氧化剂喷嘴与上板采用阡焊连接和密封；上板与外骨架之间采用亚弧焊连接和密封；外骨架外围设计有多孔形式；上板与外骨架联合加工喷注孔时，要采用工装，氧化剂喷嘴与上板阡焊时，也需要工装。
本发明的试验用多单元同轴式喷注器构件及制作方法具有的优点和积极效果在于：(1)直接为试验用的多单元喷注器提供设计方法；(2)整体结构简单，零件少，配合少，成本低，加工难度小；(3)由于采用了整体外骨架形式以及隔离氧化剂和燃料腔的上板整体焊接形式，使得单元喷嘴仅采用氧化剂喷嘴，而省略了一般需要采用外燃料喷嘴结构，使得结构进一步简化，特别是单元个数要求多地情况下；且由于氧化剂腔和燃料腔之间采用了焊接工艺，并进行焊后检测，完全能够避免氧化剂腔和燃料腔之间的渗漏；并通过在对氧化剂喷嘴阡焊过程中，采用了保证同轴度的工装，能够严格保证同轴喷注器单元的同轴度；(4)通过外骨架外环设计多孔方法使得燃料进入燃料腔，这种设计使得燃料能够较为均匀地进入燃料腔，因此燃料腔的高度就可以设计得较低，这大大有利于氧化剂喷嘴的加工难度的减小，而燃料压降损失仍然可以忽略。
【附图说明】
图1是同轴式多单元喷注器装配图正面剖视图
图2是同轴式多单元喷注器装配图俯视图
图3是同轴式多单元喷注器上板与外骨架进行喷注孔联合加工时与工装装配图
图4是上板与外骨架联合精加工后零件图
图5是同轴式多单元喷注器上板氧化剂喷嘴与上板阡焊时与工装装配图
【具体实施方式】
下面结合附图用实施例来进一步说明本发明，本实施例为一试验用液体火箭发动机多单元同轴式喷注器构件。
该喷注器构件主要包括：上板1、氧化剂喷嘴2、外骨架3，在其制作方法过程中还涉及到：喷注器孔工装4和保证同轴度工装5。
下面结合附图用实施例来进一步说明本发明，实施例采用了多喷嘴推力室结构进行说明，方法同样适合于单喷嘴燃烧室工况。
如图1为喷注器构件装配图，其中上板1与外骨架3同轴亚弧焊连接在一起，并通过上板将氧化剂腔和燃料腔分离开来；外骨架3外围设计多个通孔，使得外来的燃料能够在很小的压降损失下进入燃料腔内；多个氧化剂喷嘴2与上板通过阡焊来连接和密封，保证燃料与氧化剂之间的隔离；在外骨架下板上设计了与氧化剂喷嘴2同轴的多个孔，并与氧化剂喷嘴2一起形成燃料环孔喷嘴。氧化剂进入氧腔后通过氧化剂喷嘴直接喷出，燃料经过外骨架外围的小孔进入燃料腔后，通过燃料环孔喷嘴喷出。
在对其加工方法的安排上，首先加工上板1；再加工出外骨架的基本构型，通过亚弧焊连接在一起；然后两者联合加工安装氧化剂喷嘴的配合孔，如图2，由于喷注器构件具有多单元，设计上板与外骨架联合加工孔的工装4，保证各孔的位置精度；如图3，再对此联合零件进行精加工至最终尺寸和精度；在加工完氧化剂喷嘴2以后，将其与图3中零件进行阡焊处理，来进行连接和密封，并为了保证氧化剂喷嘴与燃料环腔的同轴度，采用了工装5；钎焊完毕进行密封性检查，即获得最终喷注器构件。
Claims (3)
1.一种试验用多单元同轴式喷注器构件的构造方法，该试验用多单元同轴式喷注器构件包括：上板（1）、氧化剂喷嘴（2）、外骨架（3），单喷注单元仅包括氧化剂喷嘴，而没有燃料喷嘴构件，氧化剂喷嘴下端与外骨架下板喷注器孔之间直接形成环燃料喷嘴；
该制造方法包括：上板与外骨架联合加工喷注孔时，采用喷注器孔工装（4），氧化剂喷嘴与上板阡焊时，还采用保证同轴度工装（5）。
2.根据权利要求1所述的试验用多单元同轴式喷注器构件的制造方法，其特征在于：上板与外骨架之间采用亚弧焊连接和密封。
3.根据权利要求1所述的试验用多单元同轴式喷注器构件的制造方法，其特征在于：外骨架外围设计有多孔形式。
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