CN117846813B - 一种变推力的针栓喷注器及火箭发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种变推力的针栓喷注器及火箭发动机。一种变推力的针栓喷注器包括：外壳的内部形成有输送第一推进剂的第一通道；针栓设置在外壳的内部且与外壳滑动连接；针栓的内部以及针栓与部分的外壳之间形成有输送第二推进剂的第二通道；外壳的内壁与针栓的外壁围成气压腔，调节气压腔内的气压能够驱动针栓相对于外壳滑动，使得第一通道的截面积以及第二通道的截面积同步增大或减小，以调节第一推进剂和第二推进剂的流量。本发明通过调节气压腔中的气压实现将两种推进剂混合比控制在最优范围内，降低系统的复杂程度，具有控制方便、成本低的优势，满足火箭发动机推力增大或推力减小需求的同时避免推进剂燃料浪费。

Description

一种变推力的针栓喷注器及火箭发动机

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种变推力的针栓喷注器及火箭发动机。

背景技术

随着航天技术的快速发展，对航天技术中称之为动力心脏的火箭发动机提出了越来越高的要求，其中变推力火箭发动机为重要的发展方向之一。变推力液体火箭发动机技术可应用于火箭回收、载人航天宇航员的过载控制、导弹多次变推分导动力系统控制以及地外天体的软着陆等众多方面。

目前液体火箭发动机多采用同轴式喷嘴，喷注方法包括直流式、离心式、针栓式等，其中针栓发动机是变推力液体火箭发动机最常用的形式。目前针栓式喷注器中针栓的运动靠步进电机驱动，电器运动部件复杂、成本高；此外，现有的针栓式喷注器仅能够调节一种推进剂的流量，无法将两种推进剂混合比控制在最优范围内，导致推进剂燃料浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种变推力的针栓喷注器及火箭发动机，以解决现有针栓式喷注器中针栓的运动靠步进电机驱动，结构复杂、成本高，且仅能够调节一种推进剂的流量，无法将两种推进剂混合比控制在最优范围内，导致推进剂燃料浪费的问题。

本发明第一方面提供了一种变推力的针栓喷注器，其中，所述一种变推力的针栓喷注器包括：

外壳，其内部形成有第一通道，用于输送第一推进剂；

针栓，设置在所述外壳的内部，且与所述外壳滑动连接；所述针栓的内部以及所述针栓与部分的所述外壳之间形成有第二通道，用于输送第二推进剂；

所述外壳的内壁与所述针栓的外壁围成气压腔，调节所述气压腔内的气压能够驱动所述针栓相对于所述外壳滑动，使得至少部分的所述第一通道的截面积以及至少部分的所述第二通道的截面积同步增大或减小，以调节所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量。

优选地，所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

弹性件，所述外壳的内壁与所述针栓的外壁围成有复位腔，所述弹性件设置在所述复位腔内，所述弹性件的两端分别与所述外壳和所述针栓抵接；

当所述气压腔内的气压增大时，所述复位腔的体积减小使得所述弹性件压缩，所述第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小；当所述气压腔内的气压减小时，所述弹性件伸长，所述第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大。

优选地，所述外壳的内壁形成有凸出第一分隔部和第二分隔部，所述第一分隔部和所述第二分隔部沿所述针栓的滑动方向间隔设置，以形成用于限制所述针栓位移的限位空间；

所述针栓的外壁形成有凸出的第三分隔部，所述第三分隔部伸入所述限位空间，且与所述外壳的内壁密封连接，所述第一分隔部、所述第三分隔部和所述外壳的内壁围成所述复位腔。

优选地，所述气压腔和所述复位腔分别设置在所述第三分隔部的两侧，所述弹性件能够推动所述第三分隔部与所述第二分隔部抵接，所述气压腔内的气压增大能够推动所述第三分隔部与所述第一分隔部抵接。

优选地，所述第二分隔部形成为筒状结构，所述针栓的外壁与所述第二分隔部的内壁抵接，所述第二分隔部的侧部开设有与所述针栓的内部连通的第一通孔，所述第一通孔形成为部分的所述第二通道，所述针栓滑动能够覆盖部分的所述第一通孔，以调节所述第一通孔的面积。

优选地，所述针栓的侧部开设有第二通孔，所述针栓滑动能够使得至少部分的所述第二通孔与所述第一通孔连通，通过调节所述第一通孔和所述第二通孔的重叠面积改变所述第二通道的截面积。

优选地，所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

伸缩管，其伸缩方向上的两端分别与所述针栓和所述外壳连接，所述伸缩管的外壁、所述针栓和所述外壳围成所述气压腔，所述伸缩管的伸缩方向与所述针栓的滑动方向相同；

所述伸缩管的内部形成为部分的所述第二通道。

优选地，所述外壳开设有连通于所述气压腔的供气通道，所述供气通道包括进气通道和出气通道；

所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

压力检测件，与所述气压腔连通，用于检测所述气压腔内的气压；

进气控制件，设置于所述进气通道，用于控制所述气压腔内的气压增大，使得所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量减小；

出气控制件，设置于所述出气通道，用于控制气压腔内气压减小，使得所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量增大。

优选地，所述外壳的一端开设有与所述第一通道连通的第一出口，另一端开设有与所述第二通道连通的第二进口，所述外壳的部分侧壁倾斜设置，使得所述第一出口侧形成为缩口结构；当所述针栓沿靠近所述第一出口的方向运动时，部分的所述第一通道的截面积减小；

所述外壳包括：

壳体主体，形成为筒状结构，所述第一出口设置在所述壳体主体的一端；

盖板，设置于所述壳体主体的另一端，所述第二进口设置于所述盖板。

本发明第二方面提供了一种火箭发动机，包括上述任一技术方案所述的一种变推力的针栓喷注器。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的一种变推力的针栓喷注器，在外壳和针栓之间形成气压腔，通过调节气压腔中的气压实现针栓与外壳的相对滑动，如此无需电机驱动，从而降低系统的复杂程度，使得结构简单，具有控制方便、成本低的优势；此外，在调节针栓在滑动的过程中能够实现第一通道的截面积和第二通道的截面积同步增大或减小，如此实现对第一推进剂和第二推进剂的流量的双重调节，从而可以根据实际需求将两种推进剂的混合比控制在最优范围内，进而实现满足火箭发动机推力增大或推力减小的需求的同时避免推进剂燃料浪费。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例提供的一种变推力的针栓喷注器的结构示意图。

图标：10-外壳；101-第一分隔部；102-第二分隔部；1021-第一通孔；103-限位空间；100-第一通道；111-第一进口；112-第一出口；113-排气孔； 114-进气通道；115-出气通道；110-壳体主体；120-盖板；20-针栓；201-第三分隔部；202-第二通孔；200-第二通道；2001-通道入口部；211-第二进口；212-第二出口；1000-气压腔；2000-复位腔；30-弹性件；40-压力检测件；50-进气控制件；60-出气控制件；70-伸缩管；81-第一密封件；82-第二密封件。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件（诸如，层、区域或基板）被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位（例如，旋转90度或处于其他方位），并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

根据本发明的第一方面提供一种变推力的针栓喷注器，其包括外壳10以及针栓20。

在下文中，将描述根据本实施例的一种变推力的针栓喷注器上述部件的具体结构。

在本实施例中，如图1所示，外壳10形成为筒状结构，外壳10的内部形成有第一通道100，用于输送第一推进剂，第一推进剂可以是氧化剂；针栓20设置在外壳10的内部，针栓20可以形成为其径向尺寸小于外壳10的径向尺寸的筒状结构，针栓20的内部以及针栓20与部分的外壳10之间形成有独立于第一通道100设置的第二通道200，第二通道200用于输送第二推进剂，第二推进剂可以是燃料，第一推进剂和第二推进剂混合燃烧形成推力。

在本实施例中，如图1所示，针栓20与外壳10滑动连接，针栓20的轴线与外壳10的轴线优选为同轴设置，如此使得第一通道100的截面积形成为对称的环形结构，从而保证第一推进剂在第一通道100内输送均匀。

需要说明的是，针栓20的滑动方向优选为图1视角下的竖直方向，即针栓20的轴线延伸方向。

具体地，外壳10的内壁与针栓20的外壁围成有气压腔1000，气压腔1000形成为环形的腔体结构，通过调节气压腔1000内的气压，实现气压腔1000的体积增大或减小，如此能够驱动针栓20相对于外壳10滑动，在针栓20滑动的过程中，至少部分的第一通道100的截面积以及至少部分的第二通道200的截面积同步增大或减小，从而实现调节第一推进剂和第二推进剂的流量，使得第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大或减小，当第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大时，对应的火箭发动机推力增大，当第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小时，对应的火箭发动机推力减小。

需要说明的是，在本实施例中，截面积表示为垂直于针栓20的滑动方向上的横截面的面积。

更具体地，在本实施例中，如图1所示，外壳10在轴线方向上的一端开设有与第一通道100连通的第一出口112，外壳10在轴线方向上的另一端开设有与第二通道200连通的第二进口211，外壳10的侧壁开设有与第一通道100连通的第一进口111，第一推进剂经由第一进口111进入第一通道100而后经由第一出口112喷出；外壳10的部分侧壁倾斜设置，使得外壳10上设置有第一出口112的一侧形成为缩口结构，即沿靠近第一出口112的方向，外壳10的侧壁的径向尺寸逐渐减小以形成为上述缩口结构，如此当针栓20沿靠近第一出口112的方向运动时，使得部分的第一通道100的截面积减小，从而实现减小第一推进剂的流量。

更具体地，针栓20在轴向上的一端形成为第二出口212，第二出口212与第一出口112设置在一种变推力的针栓喷注器的同侧，第二推进剂经由第二进口211进入第二通道200而后经由第二出口212喷出；针栓20的部分侧壁呈倾斜设置，使得针栓20上设置有第二出口212的一侧也形成为缩口结构，针栓20上的缩口结构和外壳10上的缩口结构可以呈互相平行设置，使得针栓20滑动时，两缩口结构之间的距离增大或减小，如此改变第一通道100的截面积，从而实现第一推进剂的流量调节。

在优选的实施方式中，如图1所示，外壳10包括壳体主体110和盖板120，如此使得外壳10形成为可拆卸的分体式结构，从而方便一种变推力的针栓喷注器的拆装，具体地，壳体主体110形成为筒状结构，如上所述的第一出口112设置在壳体主体110的一端，盖板120形成为板状结构且设置于壳体主体110的另一端，以对壳体主体110的另一端进行封闭，如上所述的第二进口211设置于盖板120，第二进口211形成为贯穿于盖板120的主体的通孔结构。壳体主体110和盖板120可以通过螺栓连接或焊接等方式进行装配。

在本实施例中，当气压腔1000内的气压增大时，针栓20朝向远离盖板120的方向滑动（即针栓20朝向靠近第一出口112的方向滑动），使得第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小，从而减小火箭发动机的推力；当气压腔1000内的气压减小时，针栓20朝向靠近盖板120的方向滑动（即针栓20朝向远离第一出口112的方向滑动），使得第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大，从而增大火箭发动机的推力。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，外壳10开设有连通于气压腔1000的供气通道，供气通道可以形成为管状结构，具体地，供气通道包括进气通道114和出气通道115，进气通道114和出气通道115可以设置在外壳10径向上的两端，进气通道114与供气设备连通（例如气泵），使得供气设备能够经由进气通道114向气压腔1000输送气体，以提升气压腔1000内的气压。

更具体地，一种变推力的针栓喷注器还包括压力检测件40、进气控制件50和出气控制件60，其中，压力检测件40与气压腔1000连通，用于检测气压腔1000内的气压，保证一种变推力的针栓喷注器使用安全，有助于气压控制人员对针栓20滑动的操控，压力检测件40可以采用压力传感器；进气控制件50设置于进气通道114，进气控制件50开启时能够控制气压腔1000内的气压增大，如此推动针栓20朝向靠近第一出口112的方向运动，从而实现第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小；出气控制件60设置于出气通道115，出气控制件60开启时能够将气压腔1000内的气体释放，使得气压腔1000内气压减小，如此推动针栓20朝向远离第一出口112的方向运动，从而实现第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大。

需要说明的是，进气控制件50和出气控制件60均可以采用电磁阀、手阀等控制元件，并且可以设置为一个或多个，当进气控制件50和出气控制件60设置为多个时，其中包括控制气体通断的总阀以及控制气体不同流量的调节阀。

在可选的实施方式中，出气通道115与吸气件连通，以在出气控制件60开启时能够减小气压腔1000中的气压，吸气件可以为负压真空泵。

在优选的实施方式中，如图1所示，一种变推力的针栓喷注器还包括弹性件30，弹性件30为能够伸长或缩短的弹簧，弹性件30的伸缩方向与针栓20的滑动方向相同。具体地，外壳10的内壁与针栓20的外壁围成有复位腔2000，弹性件30设置在复位腔2000内，弹性件30在伸缩方向上的两端分别与外壳10和针栓20抵接，复位腔2000的体积与弹性件30的伸缩同步变化；当气压腔1000内的气压增大时，针栓20朝向靠近第一出口112的方向移动，复位腔2000的体积减小使得弹性件30压缩，实现第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小；当气压腔1000内的气压减小时，弹性件30伸长，从而推动针栓20朝向远离第一出口112的方向运动，并使得气压腔1000的体积减小，实现第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大，如此无需设置上述吸气件，仅需开启出气控制件60便能够实现针栓20的自动滑动，控制方便、降低成本。

更具体地，在本实施例中，如图1所示，沿针栓20的滑动方向，复位腔2000设置在气压腔1000和第一通道100之间，如此满足在针栓20滑动时，第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大或减小的需求。

在本实施例中，如图1所示，一种变推力的针栓喷注器还包括伸缩管70，伸缩管70可以采用波纹管，伸缩管70在伸缩方向上的两端分别与针栓20和外壳10连接（伸缩管70的两端可以分别连接在上述盖板120上和下述第三分隔部201上），伸缩管70套设在针栓20与外壳10之间，伸缩管70的外壁、针栓20和外壳10围成气压腔1000，伸缩管70的伸缩方向与针栓20的滑动方向相同，如此当气压腔1000内的气压增大时伸缩管70伸长，当气压腔1000内的气压减小时伸缩管70缩短，从而实现气压腔1000体积的增大或减小；如上所述的第二进口211与伸缩管70的内部连通，使得伸缩管70的内部形成为部分的第二通道200。

此外，在本实施例中，如图1所示，外壳10的内壁形成有凸出第一分隔部101和第二分隔部102，针栓20的外壁形成有凸出的第三分隔部201，如此通过外壳10和针栓20的组装，便能够将外壳10内部分隔出相互独立设置的第一通道100、第二通道200、气压腔1000和复位腔2000，结构简单、设计巧妙、装配方便。

具体地，第一分隔部101和外壳10的内壁围成第一通道100；第一分隔部101和第二分隔部102可以均形成为轴线沿针栓20滑动方向延伸的筒状结构，第一分隔部101和第二分隔部102沿针栓20的滑动方向间隔设置，以在第一分隔部101和第二分隔部102之间形成用于限制针栓20位移的限位空间103，第三分隔部201形成为沿针栓20的径向延伸的环形的板状结构，第三分隔部201伸入限位空间103，且与外壳10的内壁密封连接，使得第一分隔部101、第三分隔部201和外壳10的内壁围成复位腔2000；第三分隔部201、外壳10的内壁以及伸缩管70的外壁围成气压腔1000；伸缩管70的内壁、第二分隔部102以及第三分隔部201围成与第二进口211连通的通道入口部2001，通道入口部2001形成为部分的第二通道200。

需要说明的是，第一分隔部101可以设置在壳体主体110的内部，第二分隔部102可以设置在盖板120上，如此可以先将针栓20装配在壳体主体110，最后再装配盖板120。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，气压腔1000和复位腔2000分别设置在第三分隔部201的两侧，第三分隔部201沿针栓20的轴向运动，使得气压腔1000体积增大时复位腔2000体积减小，或气压腔1000体积减小时复位腔2000体积增大，其中，驱动第三分隔部201运动的动能来自于弹性件30以及气压腔1000内增大的气压。

具体地，当气压腔1000内的气压减小时，弹性件30能够推动第三分隔部201沿靠近第二分隔部102的方向运动，直至第三分隔部201与第二分隔部102抵接，针栓20便无法继续运动，当气压腔1000内的气压增大时，使得第三分隔部201朝向靠近第一分隔部101的方向运动，直至第三分隔部201与第一分隔部101抵接，针栓20便无法继续运动，如此可以通过调节第一分隔部101和第二分隔部102之间的距离来调节针栓20的滑动行程，从而实现对两种推进剂混合比的控制，以满足火箭发动机的需求。

在本实施例中，如图1所示，针栓20的外壁与第二分隔部102的内壁抵接，第二分隔部102的侧部开设有分别与针栓20的内部以及上述通道入口部2001连通的第一通孔1021，第一通孔1021形成为部分的第二通道200，第一通孔1021的轴线与针栓20的滑动方向呈角度设置，优选为垂直设置，针栓20滑动能够使其覆盖部分的第一通孔1021，以调节第一通孔1021的面积，从而实现调节第二通道200的截面积。

具体地，当针栓20朝向靠近第一出口112的方向滑动时，针栓20覆盖第一通孔1021的面积增大（即使得第一通孔1021与针栓20的内部连通的面积减小），如此使得第二通道200的截面积减小，从而实现第二推进剂的流量减小；当针栓20朝向远离第一出口112的方向移动时，针栓20覆盖第一通孔1021的面积减小（即使得第一通孔1021与针栓20的内部连通的面积增大），如此使得第二通道200的截面积增大，从而实现第二推进剂的流量增大。需要说明的是，当针栓20不覆盖第一通孔1021，而使得第一通孔1021完全与针栓20的内部连通时，第二推进剂的流量最大。

在本实施例中，第一通孔1021优选地设置有多个，多个第一通孔1021围绕于第二分隔部102的周向间隔设置，如此增大第二通道200的截面积，保证第二推进剂的供输流量需求。此外，第一通孔1021可以形成为圆形、矩形或长条形等结构。

进一步地，在优选的实施方式中，如图1所示，针栓20的侧部开设有第二通孔202，第二通孔202形成为部分的第二通道200，针栓20滑动能够使得至少部分的第二通孔202与第一通孔1021连通，通过调节第一通孔1021和第二通孔202的重叠面积改变第二通道200的截面积，如此实现第二推进剂的流量调节。

具体地，当针栓20朝向靠近第一出口112的方向滑动时，第二通孔202与第一通孔1021的重叠面积减小，如此使得第二通道200的截面积减小，从而实现第二推进剂的流量减小；当针栓20朝向远离第一出口112的方向移动时，第二通孔202与第一通孔1021的重叠面积增大，如此使得第二通道200的截面积增大，从而实现第二推进剂的流量增大。需要说明的是，第二通孔202与第一通孔1021完全重叠时，第二推进剂的流量最大。

在一种可选的实施方式中，第二通孔202与第一通孔1021一一对应设置，且第二通孔202与第一通孔1021形状和尺寸相同。在另一种可选的实施方式中，第二通孔202形成为长条孔结构，使得一个第二通孔202与多个第一通孔1021对应设置，如此避免在针栓20以轴线转动时出现第二通孔202与第一通孔1021错开，而导致第二通道200封闭的情况。

需要进一步说明的是，改变第二通道200的截面积的方式不限于此，只要在针栓20滑动的过程中使得第二通道200的截面积与第一通道100的截面积同步增大或减小即可。

在本实施例中，第二通道200包括通道入口部2001、第一通孔1021、第二通孔202以及针栓20的内部。

在本实施例中，如图1所示，第三分隔部201与外壳10的内壁之间设置第一密封件81，以保证气压腔1000的密封性，实现第三分隔部201与外壳10的内壁的密封连接，第一密封件81可以为密封圈。

进一步地，第一分隔部101的内壁和针栓20的外壁仿形贴合设置，以保证第一通道100和第二通道200独立设置，避免第一推进剂和第二推进剂在第一通道100内或第二通道200内混合，从而影响两种推进剂混合比控制，为此，在优选的实施方式中，第一分隔部101与针栓20之间设置第二密封件82，第二密封件82也可以采用密封圈，如此提升密封性，避免第一通道100与第二通道200连通。此外，外壳10的侧壁还开设有与复位腔2000连通的排气孔113，以保证设置有第一密封件81和第二密封件82的情况下，复位腔2000处于非封闭状态，使得复位腔2000的体积容易随气压腔1000内的气压变化而改变。

下面说明本实施例的一种变推力的针栓喷注器的工作原理：

正常工作时：第一推进剂（即氧化剂）依次通过第一进口111、第一通道100、第一出口112进入燃烧室；第二推进剂（即燃料）依次通过第二进口211、通道入口部2001、第一通孔1021、第二通孔202、针栓20的内部、第二出口212进入燃烧室；第一推进剂和第二推进剂混合燃烧形成推力；

当需要推力减小时，开启进气控制件50，以对气压腔1000进气充气直至气压达到一定数值时，气压腔1000的体积增大，如此推动针栓20向靠近第一出口112的方向滑动，使得第一通道100的截面积和第二通道200的截面积均减小，从而实现第一推进剂和第二推进剂的流量均减小，对应的火箭发动机的推力减小；

当需要恢复推力时，关闭进气控制件50并开启出气控制件60，以对气压腔1000进行放气，使得气压腔1000的气压降低，针栓20在弹性件30的作用下向远离第一出口112的方向滑动，使得第一通道100的截面积和第二通道200的截面积均增大，从而实现第一推进剂和第二推进剂的流量均增大，对应的火箭发动机的推力增大。

根据本发明的一种变推力的针栓喷注器，在外壳和针栓之间形成气压腔，通过调节气压腔中的气压实现针栓与外壳的相对滑动，如此无需电机驱动，从而降低系统的复杂程度，使得结构简单，具有控制方便、成本低的优势；此外，在调节针栓在滑动的过程中能够实现第一通道的截面积和第二通道的截面积同步增大或减小，如此实现对第一推进剂和第二推进剂的流量的双重调节，从而可以根据实际需求将两种推进剂的混合比控制在最优范围内，避免推进剂燃料浪费。

本发明的第二方面提供一种火箭发动机，包括如上所述一种变推力的针栓喷注器，通过调节气压腔中的气压驱动针栓与外壳的相对滑动，如此根据实际需求将两种推进剂的混合比控制在最优范围内，从而实现满足火箭发动机推力增大或推力减小的需求的同时避免推进剂燃料浪费。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述一种变推力的针栓喷注器包括：

外壳，其内部形成有第一通道，用于输送第一推进剂；

针栓，设置在所述外壳的内部，且与所述外壳滑动连接；所述针栓的内部以及所述针栓与部分的所述外壳之间形成有第二通道，用于输送第二推进剂；

所述外壳的内壁与所述针栓的外壁围成气压腔，调节所述气压腔内的气压能够驱动所述针栓相对于所述外壳滑动，使得至少部分的所述第一通道的截面积以及至少部分的所述第二通道的截面积同步增大或减小，以调节所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量；

所述外壳的内壁形成有凸出的第二分隔部，所述第二分隔部形成为筒状结构，所述针栓的外壁与所述第二分隔部的内壁抵接，所述第二分隔部的侧部开设有与所述针栓的内部连通的第一通孔，所述第一通孔形成为部分的所述第二通道，所述针栓滑动能够覆盖部分的所述第一通孔，以调节所述第一通孔的面积。

2.根据权利要求1所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

弹性件，所述外壳的内壁与所述针栓的外壁围成有复位腔，所述弹性件设置在所述复位腔内，所述弹性件的两端分别与所述外壳和所述针栓抵接；

当所述气压腔内的气压增大时，所述复位腔的体积减小使得所述弹性件压缩，所述第一推进剂和第二推进剂的流量同步减小；当所述气压腔内的气压减小时，所述弹性件伸长，所述第一推进剂和第二推进剂的流量同步增大。

3.根据权利要求2所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述外壳的内壁形成有凸出第一分隔部，所述第一分隔部和所述第二分隔部沿所述针栓的滑动方向间隔设置，以形成用于限制所述针栓位移的限位空间；

所述针栓的外壁形成有凸出的第三分隔部，所述第三分隔部伸入所述限位空间，且与所述外壳的内壁密封连接，所述第一分隔部、所述第三分隔部和所述外壳的内壁围成所述复位腔。

4.根据权利要求3所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述气压腔和所述复位腔分别设置在所述第三分隔部的两侧，所述弹性件能够推动所述第三分隔部与所述第二分隔部抵接，所述气压腔内的气压增大能够推动所述第三分隔部与所述第一分隔部抵接。

5.根据权利要求1所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述针栓的侧部开设有第二通孔，所述针栓滑动能够使得至少部分的所述第二通孔与所述第一通孔连通，通过调节所述第一通孔和所述第二通孔的重叠面积改变所述第二通道的截面积。

6.根据权利要求1所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

伸缩管，其伸缩方向上的两端分别与所述针栓和所述外壳连接，所述伸缩管的外壁、所述针栓和所述外壳围成所述气压腔，所述伸缩管的伸缩方向与所述针栓的滑动方向相同；

所述伸缩管的内部形成为部分的所述第二通道。

7.根据权利要求1所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述外壳开设有连通于所述气压腔的供气通道，所述供气通道包括进气通道和出气通道；

所述一种变推力的针栓喷注器还包括：

压力检测件，与所述气压腔连通，用于检测所述气压腔内的气压；

进气控制件，设置于所述进气通道，用于控制所述气压腔内的气压增大，使得所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量减小；

出气控制件，设置于所述出气通道，用于控制气压腔内气压减小，使得所述第一推进剂和所述第二推进剂的流量增大。

8.根据权利要求1所述的一种变推力的针栓喷注器，其特征在于，所述外壳的一端开设有与所述第一通道连通的第一出口，另一端开设有与所述第二通道连通的第二进口，所述外壳的部分侧壁倾斜设置，使得所述第一出口侧形成为缩口结构；当所述针栓沿靠近所述第一出口的方向运动时，部分的所述第一通道的截面积减小；

所述外壳包括：

壳体主体，形成为筒状结构，所述第一出口设置在所述壳体主体的一端；

盖板，设置于所述壳体主体的另一端，所述第二进口设置于所述盖板。

9.一种火箭发动机，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的一种变推力的针栓喷注器。