CN203849233U - 测试液体推进剂燃烧性能的验证装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，包括喷注装置、推力室和喷管，喷注装置包括氧化剂接头、燃料接头和喷注面板，氧化剂接头和燃料接头均固定在喷注面板上，推力室包括设有点火座、测压孔和燃烧容腔的燃烧室，喷注装置通过喷注面板与推力室密封连接，推力室与喷管密封连接，推力室还包括一端设有冷却剂入口接头、另一端设有冷却剂出口接头的冷却套，冷却套密封套接于燃烧室外形成冷却容腔，燃烧容腔内径D为30mm～50mm，轴向长度L为200mm～300mm，喷管收敛段大端内径同燃烧容腔内径D，喷管喉径d值为燃烧容腔内径D的2/3～2/7，喷管喉部直段长度H为2mm～8mm。本实用新型结构简单可以拆卸，制造、使用和维护成本低廉，具有可多次反复使用的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及液体火箭发动机推进剂试验领域，具体为一种测试液体推进剂燃烧性能的验证装置。
背景技术
为了解掌握液体推进剂燃烧性能，如液体推进剂的特征速度、燃烧组织、燃烧产物成分以及各种温度和压力下的着火延迟期等，需要设计相应的测试装置进行测试验证。通常采用的测试验证装置为缩比液体火箭发动机，其结构尺寸较大，冷却通道结构复杂，其使用和维护成本高昂，不适应液体推进剂性能测试验证需多次反复使用装置的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，结构简单，体积小巧，制造、使用和维护成本低廉，可多次反复使用以满足测试液体推进剂燃烧性能。
本实用新型的技术方案：本实用新型的测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，包括喷注装置、推力室和喷管，喷注装置包括氧化剂接头、燃料接头和喷注面板，氧化剂接头和燃料接头均固定在喷注面板上，推力室包括设有点火座、测压孔和燃烧容腔的燃烧室，喷注装置通过喷注面板与推力室密封连接，推力室与喷管密封连接，其特征在于：所述推力室还包括一端设有冷却剂入口接头、另一端设有冷却剂出口接头的冷却套，所述冷却套密封套接于燃烧室外形成冷却容腔，所述燃烧容腔内径D为30mm～50mm，轴向长度L为200mm～300mm，所述喷管收敛段大端内径同燃烧容腔内径D，所述喷管喉径d值为燃烧容腔内径D的2/3～2/7，所述喷管喉部直段长度H为2mm～8mm。
所述冷却套和燃烧室密封套接于前端和后端，所述冷却套和燃烧室的前端和后端均各设有前密封面和后密封面，所述前密封面和后密封面设有相应的密封槽和密封圈轴向对接密封。
所述氧化剂接头与燃料接头之间的轴线夹角为30°～90°，两轴线交点位于喷注面板的轴线上。
本实用新型的优点：本实用新型的测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，为回转体，燃烧容腔和冷却容腔以及喷管均同轴，结构简单可以拆卸，制造、使用和维护成本低廉，冷却套与燃烧室的两端设计密封面和密封圈的密封对接结构可靠，具有可多次反复使用以满足测试液体推进剂燃烧性能要求的特点。
附图说明
图1是本实用新型的中心轴线剖面装配结构示意图；
图2是推力室的中心轴线剖面结构示意图；
图3是图2的Ⅰ局部放大结构示意图；
图4是图2的Ⅱ局部放大结构示意图；
图5是燃烧室结构示意图。
其中：喷注装置1、氧化剂接头11、燃料接头12、喷注面板13、推力室2、燃烧室21、点火座211、测压孔212、燃烧容腔213、冷却套22、冷却剂入口接头221、冷却剂出口接头222、冷却容腔223、前密封面23、后密封面24、密封圈25、内螺纹26、外螺纹27、喷管3。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行作进一步的详细说明。
本实用新型的测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，包括喷注装置1、推力室2和喷管3，喷注装置1包括氧化剂接头11、燃料接头12和喷注面板13，氧化剂接头11和燃料接头12均固定在喷注面板13上，氧化剂接头11与燃料接头12之间的轴线夹角为30°～90°，两轴线交点位于喷注面板13的轴线上；推力室2包括设有点火座211、测压孔212和燃烧容腔213的燃烧室21，推力室2还包括后端设有冷却剂入口接头221、前端设有冷却剂出口接头222的冷却套22，冷却套22密封套接于燃烧室21外形成冷却容腔223，冷却套22和燃烧室21密封套接于前端和后端，冷却套22和燃烧室21的前端和后端均各设有前密封面23和后密封面24，前密封面23和后密封面24设有相应的密封槽和密封圈25轴向对接密封，冷却套22和燃烧室21的前端分别设有相互配合的内螺纹26和外螺纹27，冷却套22和燃烧室21靠内螺纹26和外螺纹27的紧固力压紧前密封面23和后密封面24以及密封圈25； 喷注装置1通过喷注面板13与推力室2的燃烧室21用法兰密封连接，推力室2的燃烧室21与喷管3也用法兰密封连接，燃烧容腔213内径D为30mm～50mm，轴向长度L为200mm～300mm，喷管3收敛段大端内径同燃烧容腔213内径D，喷管3喉径d值为燃烧容腔213内径D的2/3～2/7，喷管3喉部直段长度H为2mm～8mm。
使用本实用新型对液体推进剂LNG（液态天然气）/液氧的特征速度进行测试验证。本实用新型的设计压力为3MPa，氧化剂接头11和燃料接头12采用Q2889.5的标准件，焊接固定在喷注面板13上，通过采用标准化的接口，有利于本实用新型与推进剂供应系统的对接。通过供应系统的参数监控，可已知氧化剂的流量Mf和燃料的流量Mo等参数。燃烧容腔213内径D为30mm，轴向长度L为200mm，采用导热系数较高的紫铜材料。在燃烧室21前端周向设计了点火座211和测压孔212，两者轴线夹角为90°。点火座211安装了火花塞进行点火能量的注入，在测压孔212安装了压电式传感器，可以实时监测燃烧室21内的压力，记为P。为了便于与冷却套22的内螺纹26配合密封，燃烧室21前端设计了台阶结构，并开有密封槽，密封槽内安装了密封圈25（橡胶材料）。燃烧室21的后端设计了后密封槽，安装有密封圈25（橡胶材料），以起到密封作用。燃烧室21和冷却套22装配后形成冷却容腔223这样的空腔结构，为冷却剂提供冷却通道。冷却套22上焊接3个内径为Φ20的冷却剂入口接头221和1个内径为Φ35的冷却剂出口接头222。冷却剂为水，冷却水由冷却剂入口接头221进入，对燃烧室壁面冷却后由冷却剂出口接头222排出。为了便于冷却套22与燃烧室21的内螺纹26和外螺纹27配合，燃烧室21的后端面外径小于冷却套22的内径10mm。喷管喉径d为20mm，喷管喉部直段长度H为2mm，采用钨渗铜材料，可以实现多次免维护重复使用。
特征速度C*的计算方法：
式中：C*特征速度；
P测燃烧室内的压力；
At喷管喉部面积为；
Mo燃料的流量；
Mf氧化剂的流量；
d喷管喉径。
为进一步提高本实用新型的技术效果，延长其使用寿命，可以增加冷却剂出口温度监控装置和冷却剂入口压力调节装置。当监测到出口温度较高时，可以适当提高冷却剂入口压力，加大冷却剂的流量，使得冷却剂的出口温度维持在较低水平。
Claims (3)
1.一种测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，包括喷注装置（1）、推力室（2）和喷管（3），喷注装置（1）包括氧化剂接头（11）、燃料接头（12）和喷注面板（13），氧化剂接头（11）和燃料接头（12）均固定在喷注面板（13）上，推力室（2）包括设有点火座（211）、测压孔（212）和燃烧容腔（213）的燃烧室（21），喷注装置（1）通过喷注面板（13）与推力室（2）密封连接，推力室（2）与喷管（3）密封连接，其特征在于：所述推力室（2）还包括一端设有冷却剂入口接头（221）、另一端设有冷却剂出口接头（222）的冷却套（22），所述冷却套（22）密封套接于燃烧室（21）外形成冷却容腔（223），所述燃烧容腔（213）内径D为30mm～50mm，轴向长度L为200mm～300mm，所述喷管（3）收敛段大端内径同燃烧容腔（213）内径D，所述喷管（3）喉径d值为燃烧容腔（213）内径D的2/3～2/7，所述喷管（3）喉部直段长度H为2mm～8mm。
2.根据权利要求1所述的测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，其特征在于：所述冷却套（22）和燃烧室（21）密封套接于前端和后端，所述冷却套（22）和燃烧室（21）的前端和后端均各设有前密封面（23）和后密封面（24），所述前密封面（23）和后密封面（24）设有相应的密封槽和密封圈（25）轴向对接密封。
3.根据权利要求1或2所述的测试液体推进剂燃烧性能的验证装置，其特征在于：所述氧化剂接头（11）与燃料接头（12）之间的轴线夹角为30°～90°，两轴线交点位于喷注面板（13）的轴线上。
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