CN112196700B - 一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃气发生器，具体涉及一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，适用于对出口燃气温度均匀性要求较高的热力组件(如发动机的燃气发生器)。本发明的目的是解决现有燃气发生器存在燃气温度不均匀，可靠性差，不能满足对燃气温度均匀性有严格要求的热力组件要求的技术问题，提供一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构。该结构的内底板上均匀开设有多个轴向通孔，每个轴向通孔的出口端采用收缩结构。当将燃气发生器喷注器的喷嘴安装到轴向通孔上后，将推进剂通过喷嘴进入轴向通孔内，内底板的多个轴向通孔提供燃烧、掺混空间，使得推进剂在轴向通孔内充分燃烧、掺混，而后在更小孔径的出口端被进一步强迫掺混后喷出。

Description

一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构
技术领域
本发明涉及燃气发生器，具体涉及一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，适用于对出口燃气温度均匀性要求较高的热力组件(如发动机的燃气发生器)。
背景技术
燃气发生器的组元混合比通常远远偏离化学当量混合比，为保证燃气发生器的可靠点火、稳定燃烧和可靠冷却，设计时广泛采用分区燃烧方法，即在燃气发生器的某些区域使燃烧在适当的混合比条件下进行，形成稳定的燃烧区，其余的燃料(或氧化剂)从燃气发生器的头部或身部二次喷入，与已产生的高温燃气掺混，以产生满足温度要求的燃气，燃气发生器产生的富氧燃气进入下游组件，为热力组件(如发动机的燃气发生器)推进剂供应系统提供动力源。这种方式带来的问题是：燃气的温度均匀性较难保证，而燃气发生器出口燃气温度的均匀性对下游组件工作的可靠性和安全性至关重要。由于下游组件一般不采取冷却措施，受材料的限制，结构可承受的燃气温度较低。因此，对于燃气发生器而言，保证燃气发生器出口燃气温度均匀是热力组件(如发动机的燃气发生器)研制中面临的重要问题。
为解决燃气发生器出口燃气温度不均匀的问题，通常可以在燃气发生器喷注器出口安装扰流环，以提高掺混效率，从而提高燃气温度的均匀性，国内外的许多燃气发生器均采用了扰流环结构。但由于扰流环的部分结构需要与高温燃气直接接触，并且扰流环与燃气发生器连接部位的结构较为复杂，从而降低了扰流环的工作可靠性，不能满足对燃气温度均匀性有严格要求的热力组件的要求。
发明内容
本发明的目的是解决现有燃气发生器存在燃气温度不均匀，可靠性差，不能满足对燃气温度均匀性有严格要求的热力组件要求的技术问题，提供一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：
一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，其特殊之处在于：包括内底板，内底板上均匀开设有多个轴向通孔；
轴向通孔包括孔体段，以及分别位于孔体段两端的连接端和出口端；
每个所述轴向通孔的连接端用于连接燃气发生器喷注器喷嘴，连接端的直径大于孔体段的直径；
孔体段的直径与燃气发生器喷注器喷嘴的外径相匹配；
出口端采用收缩结构，出口端的横截面积为孔体段横截面积的70％～90％。
进一步地，为了保证通过喷嘴进入轴向通孔内的推进剂可以在轴向通孔内充分燃烧、掺混，每个所述轴向通孔的长度为孔体段直径的2-5倍。
进一步地，为了达到更好的燃气温度均匀性，多个所述轴向通孔蜂窝式布置于内底板上。
进一步地，所述喷注器为双组元内混式喷注器，带有多个与所述多个轴向通孔一一对应的所述喷嘴。
本发明相比现有技术具有的有益效果如下：
1、本发明提供的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，内底板上均匀开设有多个轴向通孔，每个轴向通孔的出口端采用收缩结构。当将燃气发生器喷注器的喷嘴安装到轴向通孔上后，将推进剂通过喷嘴进入轴向通孔内，内底板的多个轴向通孔提供燃烧、掺混空间，使得推进剂在轴向通孔内充分燃烧、掺混，而后在更小孔径的出口端被进一步强迫掺混后喷出。该结构中多个轴向通孔同时作用，提高了掺混效率，达到了提高燃气发生器出口燃气温度均匀性的效果，这种内底结构可应用于对出口燃气温度均匀要求较高的热力组件中。
2、本发明提供的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，每个轴向通孔的长度要足够长，为孔体段直径的2-5倍，保证通过喷嘴进入轴向通孔内的推进剂，可以在轴向通孔内充分燃烧、掺混。
3、本发明提供的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，结构简单，生产成本较低，将该内底结构焊接于燃气发生器喷注器的喷嘴上，可靠性高。
4、本发明提供的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，连接端的直径大于孔体段的直径，当喷嘴穿过连接端插入孔体段内后，使得连接端与喷嘴之间的间隙可放置焊接用的焊料。
5、本发明提供的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，结构安全可靠、燃气发生器出口燃气温度均匀性好，可用于液氧煤油发动机燃气发生器及其他燃气发生器研制的整机试车中，对于其它发动机的燃气发生器及热力组件研制也具有重要的借鉴意义。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为图1A-A剖视图中其中一个轴向通孔处的结构示意图；
图3为本发明实施例1安装在燃气发生器喷注器喷嘴上的结构示意图；
附图标记说明：
1-内底板、2-轴向通孔、21-孔体段、22-连接端、23-出口端、3-喷嘴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。
一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，如图1至图3所示，包括内底板1，内底板1上蜂窝式开设有多个轴向通孔2，所述轴向通孔2包括孔体段21，以及分别位于孔体段21两端的连接端22和所述出口端23；每个轴向通孔2的长度为孔体段21直径的2-5倍，轴向通孔孔长度足够长，以保证充分混合，使得轴向通孔可以作为双组元推进剂燃烧、掺混的通道；所述连接端22的直径大于孔体段21的直径，孔体段21的直径与燃气发生器喷注器喷嘴3的外径相匹配，所述喷注器为双组元内混式喷注器，带有多个与所述多个轴向通孔2一一对应的喷嘴3，喷嘴3可以穿过连接端22插入孔体段21内，将连接端22与喷嘴3焊接(采用钎焊焊接)，二者间的空隙(在连接端22处的间隙)用于放置焊料。所述出口端23的横截面积为孔体段21横截面积的70％～90％，即出口端23采用收缩结构，用于在出口处进一步提高推进剂的掺混效果，从而提高燃气发生器出口燃气温度的均匀性。此处，出口端23的横截面积与孔体段21横截面积相对大小，可根据具体的双组元推进剂在轴向通孔2中的流场计算结果进行设计。
燃气发生器工作时：
双组元推进剂从喷嘴3进入内底结构的轴向通孔2内，在直径较小的轴向通孔2中充分燃烧、掺混，并在轴向通孔2出口端23的收缩结构处强迫掺混，进一步提高掺混效率，从而提高燃气发生器出口燃气温度的均匀性。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，其特征在于：包括内底板(1)，内底板(1)上均匀开设有多个轴向通孔(2)；
轴向通孔(2)包括孔体段(21)，以及分别位于孔体段(21)两端的连接端(22)和出口端(23)；
每个所述轴向通孔(2)的连接端(22)用于连接燃气发生器喷注器喷嘴(3)，连接端(22)的直径大于孔体段(21)的直径；
孔体段(21)的直径与燃气发生器喷注器喷嘴(3)的外径相匹配；
出口端(23)采用收缩结构，出口端(23)的横截面积为孔体段(21)横截面积的70％～90％；
所述喷注器为双组元内混式喷注器，带有多个与所述多个轴向通孔(2)一一对应的所述喷嘴(3)。
2.根据权利要求1所述的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，其特征在于：每个所述轴向通孔(2)的长度为孔体段(21)直径的2-5倍。
3.根据权利要求2所述的提高燃气发生器燃气温度均匀性的内底结构，其特征在于：多个所述轴向通孔(2)蜂窝式布置于内底板(1)上。
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