RU2205289C2 - Injector assembly of liquid-propellant rocket engine - Google Patents

Injector assembly of liquid-propellant rocket engine Download PDF

Info

Publication number
RU2205289C2
RU2205289C2 RU2000128353/06A RU2000128353A RU2205289C2 RU 2205289 C2 RU2205289 C2 RU 2205289C2 RU 2000128353/06 A RU2000128353/06 A RU 2000128353/06A RU 2000128353 A RU2000128353 A RU 2000128353A RU 2205289 C2 RU2205289 C2 RU 2205289C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cavity
tip
block
fuel
space
Prior art date
Application number
RU2000128353/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000128353A (en
Inventor
Р.П. Агарков
В.В. Черниченко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химавтоматики" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро химавтоматики"
Priority to RU2000128353/06A priority Critical patent/RU2205289C2/en
Publication of RU2000128353A publication Critical patent/RU2000128353A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205289C2 publication Critical patent/RU2205289C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

FIELD: rocket engines. SUBSTANCE: injector assembly of liquid-propellant rocket engine contains oxidizer unit, propellant unit, coaxial spray injectors installed in said units in concentric rows and containing hollow tip and bushing enclosing the tip with ring clearance and communicating space of units with space of combustion chamber. Space of tip of each even injector in each even row following peripheral row following peripheral row are placed in communication with space of propellant unit. Ring clearance between tip and bushing communicates with space of oxidizer unit. Spaces of tips of the rest of injectors communicate with space of oxidizer unit. Ring clearance between tip and bushing is placed in communication with space of propellant unit. EFFECT: provision of injector assembly with improved quality of mixing in combustion chamber of rocket engine. 2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании жидкостных ракетных двигателей. The invention relates to the field of rocket technology and can be used to create liquid rocket engines.

В настоящее время одной из основных проблем при создании жидкостных ракетных двигателей является получение высокого значения удельного импульса тяги, которое в основном зависит от качества смесеобразования в камере сгорания. Currently, one of the main problems in creating liquid-propellant rocket engines is to obtain a high specific thrust impulse, which mainly depends on the quality of mixture formation in the combustion chamber.

Условием повышения качества смесеобразования в камере сгорания ЖРД является создание оптимальной смеси компонентов топлива с помощью форсунок, удовлетворяющим следующим требованиям: равномерные по сечению камеры сгорания расходонапряженность и концентрация компонентов топлива; высокое качество (тонкость) распыла жидкого компонента топлива. A condition for improving the quality of mixture formation in the LRE combustion chamber is to create an optimal mixture of fuel components using nozzles that meet the following requirements: uniform flow rate and concentration of fuel components across the combustion chamber; high quality (fineness) of spraying the liquid component of the fuel.

Данные характеристики горючей смеси обеспечиваются принятой схемой смешения компонентов топлива, реализуемой в конструкции форсунок, и оптимальным расположением форсунок на смесительной головке камеры сгорания. These characteristics of the combustible mixture are provided by the adopted scheme for mixing fuel components, implemented in the design of the nozzles, and the optimal location of the nozzles on the mixing head of the combustion chamber.

Известна смесительная головка ЖРД, содержащая блок окислителя, блок горючего, соосно-струйные форсунки, установленные в указанных блоках по концентрическим рядам, и содержащие полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, и сообщающие полости блоков с полостью камеры сгорания (Гахун Г.Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей, Москва, Машиностроение, 1989, с. 131, 135, 136, рис. 7.13 - прототип). A known LPRE mixing head containing an oxidizer block, a fuel block, coaxial jet nozzles installed in the indicated blocks in concentric rows and containing a hollow tip and a sleeve covering the tip with an annular gap and communicating cavity of the blocks with the cavity of the combustion chamber (Gakhun G. G. et al. Design and engineering of liquid-propellant rocket engines, Moscow, Mechanical Engineering, 1989, pp. 131, 135, 136, Fig. 7.13 - prototype).

Данная конструкция обеспечивает получение в камере сгорания горючей смеси с высокими характеристиками за счет соосно-струйной схемы смешения компонентов топлива, реализуемой форсунками с центральной полостью окислителя, и равномерным расположением указанных форсунок по поперечному сечению смесительной головки. This design ensures that a combustible mixture with high characteristics is obtained in the combustion chamber due to the coaxial-jet scheme for mixing fuel components sold by nozzles with a central oxidizer cavity and the uniform distribution of these nozzles along the cross section of the mixing head.

Однако в зонах камеры сгорания, между струями газообразного горючего, концентрация компонентов топлива отлична от оптимальной из-за невозможности поступления туда части окислителя из центральной струи форсунки. Данная особенность указанной смесительной головки снижает равномерность концентрации компонентов топлива по поперечному сечению камеры и приводит к уменьшению удельного импульса тяги. However, in the zones of the combustion chamber, between the jets of gaseous fuel, the concentration of the fuel components is different from the optimal one due to the impossibility of receiving there a part of the oxidizer from the central jet of the nozzle. This feature of the specified mixing head reduces the uniformity of the concentration of fuel components along the cross section of the chamber and leads to a decrease in the specific impulse of thrust.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков смесительной головки и обеспечение повышенного качества смесеобразования в камере сгорания ЖРД. The objective of the invention is to remedy these shortcomings of the mixing head and to provide improved quality of mixture formation in the combustion chamber of the rocket engine.

Указанная задача достигается тем, что в смесительной головке ЖРД, содержащей блок окислителя, блок горючего, соосно-струйные форсунки, установленные в указанных блоках по концентрическим рядам, и содержащие полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, и сообщающие полости блоков с полостью камеры сгорания, согласно изобретению полость наконечника каждой четной форсунки в каждом четном ряду, следующим за периферийным, сообщена с полостью блока горючего, кольцевой зазор между наконечником и втулкой - с полостью блока окислителя, при этом полости наконечников остальных форсунок сообщены с полостью блока окислителя, а кольцевой зазор между наконечником и втулкой - с полостью блока горючего. This task is achieved by the fact that in the mixing head of the rocket engine containing an oxidizer block, a fuel block, coaxial-jet nozzles installed in the indicated blocks in concentric rows and containing a hollow tip and a sleeve covering the tip with an annular gap and communicating the cavity of the blocks with a cavity the combustion chamber, according to the invention, the tip cavity of each even nozzle in each even row following the peripheral one is in communication with the cavity of the fuel block, the annular gap between the tip and the sleeve is with the cavity oxidizer block, while the cavity of the tips of the remaining nozzles are in communication with the cavity of the oxidizer block, and the annular gap between the tip and the sleeve with the cavity of the fuel block.

Для интенсификации процесса смешения компонентов топлива внутри каждого из наконечников форсунок с полостью, сообщенной с полостью блока горючего, установлено с зазором центральное тело с профилированной выходной частью. To intensify the process of mixing the fuel components inside each of the nozzle tips with a cavity in communication with the cavity of the fuel block, a central body with a shaped outlet part is installed with a gap.

Предложенное техническое решение позволит повысить качество смесеобразования в камере сгорания и увеличить значение удельного импульса тяги ЖРД за счет применения в конструкции смесительной головки форсунок двух типов и организации смешения компонентов топлива как между компонентами одной форсунки, так и между компонентами соседних форсунок разных типов. The proposed technical solution will improve the quality of mixture formation in the combustion chamber and increase the specific thrust impulse of the rocket engine due to the use of two types of nozzles in the mixing head design and the organization of mixing of fuel components both between components of the same nozzle and between components of adjacent nozzles of different types.

Конструкция смесительной головки ЖРД показана на чертежах, где на фиг. 1 изображена смесительная головка ЖРД; на фиг. 2 - схема расположение форсунок с центральной полостью горючего и форсунок с центральной полостью окислителя по поперечному сечению смесительной головки; на фиг. 3 - конструкция форсунки с центральной полостью горючего; на фиг.4 - конструкция форсунки с центральной полостью окислителя; на фиг. 5 - конструкция форсунки с центральной полостью горючего с установленным внутри наконечника центральным телом. The design of the mixing head of the rocket engine is shown in the drawings, where in FIG. 1 shows the mixing head of the rocket engine; in FIG. 2 is a diagram showing the arrangement of nozzles with a central fuel cavity and nozzles with a central oxidizer cavity in the cross section of the mixing head; in FIG. 3 - nozzle design with a central fuel cavity; figure 4 - design of the nozzle with a Central cavity of the oxidizer; in FIG. 5 - nozzle design with a central fuel cavity with a central body installed inside the tip.

Основными элементами смесительной головки являются:
1 - блок окислителя;
2 - корпус;
3 - среднее днище;
4 - наружное днище;
5 - патрубок подачи окислителя;
6 - блок горючего;
7 - внутреннее днище;
8 - коллектор;
9 - патрубок подачи горючего;
10 - форсунка с центральной полостью горючего;
11 - форсунка с центральной полостью окислителя;
12 - наконечник с полостью, сообщенной с полостью блока горючего;
13 - пилоны;
14 - втулка с осевыми каналами;
15 - наконечник с полостью, сообщенной с полостью блока окислителя;
16 - жиклерный участок;
17 - втулка с радиальными каналами;
18 - центральное тело.
The main elements of the mixing head are:
1 - block oxidizer;
2 - case;
3 - middle bottom;
4 - the outer bottom;
5 - pipe supply oxidizer;
6 - fuel block;
7 - the inner bottom;
8 - collector;
9 - fuel supply pipe;
10 - nozzle with a central cavity of fuel;
11 - nozzle with a Central cavity of the oxidizing agent;
12 - tip with a cavity in communication with the cavity of the fuel block;
13 - pylons;
14 - sleeve with axial channels;
15 - tip with a cavity in communication with the cavity of the oxidizer block;
16 - jet section;
17 - sleeve with radial channels;
18 - the central body.

Смесительная головка представляет собой конструкцию, содержащую блок окислителя 1, образованный корпусом 2, средним днищем 3, наружным днищем 4 с присоединенным к нему патрубком подачи окислителя 5, блок горючего 6, образованный корпусом 2, средним днищем 3, внутренним днищем 7, сообщающийся через отверстия с коллектором 8 и патрубком подачи горючего 9. Внутри блока горючего 6 установлены по концентрическим окружностям с равномерным шагом соосно-струйные форсунки 10, 11, закрепленные в среднем 3 и внутреннем 7 днищах. Каждая четная форсунка 10 в каждом четном ряду, следующим за периферийным, содержит наконечник 12 с полостью, сообщенной через отверстия пилонов 13 с полостью блока горючего 6, и втулку 14, охватывающую наконечник с зазором, сообщенным через осевые каналы с полостью блока окислителя 1. Остальные форсунки 11 содержат наконечник 15 с полостью, сообщенной через жиклерный участок 16, с полостью блока окислителя 1, и втулку 17, охватывающую наконечник с зазором, сообщенным через радиальные каналы с полостью блока горючего 6. Внутри наконечников 12 может быть установлено с зазором центральное тело 18 с профилированной выходной частью. The mixing head is a structure containing an oxidizer block 1, formed by a housing 2, an average bottom 3, an outer bottom 4 with an oxidizer supply pipe 5 connected thereto, a fuel block 6 formed by a housing 2, an average bottom 3, an inner bottom 7, communicating through openings with a manifold 8 and a fuel supply pipe 9. Inside the fuel block 6, coaxial-jet nozzles 10, 11 are mounted along concentric circles with a uniform pitch, fixed on average 3 and 7 inner bottoms. Each even nozzle 10 in each even row following the peripheral one contains a tip 12 with a cavity communicated through the holes of the pylons 13 with a cavity of the fuel block 6, and a sleeve 14 covering the tip with a gap communicated through axial channels with the cavity of the oxidizer block 1. The rest the nozzles 11 contain a tip 15 with a cavity communicated through the nozzle section 16, with a cavity of the oxidizer block 1, and a sleeve 17 covering the tip with a gap communicated through radial channels with the cavity of the fuel block 6. Inside the tips 12 could s is set with a clearance from the central body 18 shaped output part.

Предложенная смесительная головка работает следующим образом. The proposed mixing head operates as follows.

Жидкий кислород через патрубок подачи 5 подается в полость блока окислителя 1, в которой равномерно распределяется по форсункам 10, 11. В кольцевой зазор, образованный наконечником 12 и втулкой 14 форсунок 10, кислород поступает по осевым каналам втулки 14 в обход пилонов. В полость наконечника 15 форсунок 11 кислород поступает через жиклерный участок 16. Liquid oxygen through the supply pipe 5 is fed into the cavity of the oxidizer block 1, in which it is evenly distributed among the nozzles 10, 11. In the annular gap formed by the tip 12 and the sleeve 14 of the nozzles 10, oxygen enters through the axial channels of the sleeve 14 to bypass the pylons. In the cavity of the tip 15 of the nozzles 11, oxygen enters through the nozzle section 16.

Газообразный водород через патрубок подачи горючего 9 подается в коллектор 8, из которого через отверстия равномерно распределяется в полости блока горючего 6 по форсункам 10, 11. В полость наконечника 12 форсунок 10 водород поступает через каналы пилонов 13. В кольцевой зазор, образованный наконечником 15 и втулкой 17 форсунок 11, водород поступает через радиальные каналы втулок 17. Hydrogen gas through the fuel supply pipe 9 is supplied to the manifold 8, from which it is evenly distributed through the holes in the cavity of the fuel block 6 through the nozzles 10, 11. Hydrogen enters the cavity of the tip 12 of the nozzles 10 through the channels of the pylons 13. In the annular gap formed by the tip 15 and the sleeve 17 of the nozzles 11, hydrogen enters through the radial channels of the bushings 17.

Установленное внутри наконечника 12 центральное тело 18 направляет водород под углом, заданным профилированной выходной частью, на струю распыливаемого жидкого кислорода, что повышает качество распыла жидкого кислорода за счет непосредственного механического воздействия на него струи газа и позволяет достичь качество смесеобразования на соосно-струйной форсунке с центральной полостью горючего не хуже, чем на соосно-струйной форсунке с центральной полостью окислителя. При работе смесительной головки часть окислителя из внешней струи распыла форсунок 10 поступает в области камеры, ограниченные струями газообразного горючего форсунок 11. The central body 18 installed inside the tip 12 directs hydrogen at an angle defined by the profiled outlet to the spray of liquid oxygen, which improves the quality of the spray of liquid oxygen due to the direct mechanical action of a gas jet on it and allows achieving the quality of mixture formation on a coaxial jet nozzle with a central the fuel cavity is no worse than on a coaxial-jet nozzle with a central oxidizer cavity. During the operation of the mixing head, a part of the oxidizer from the external spray nozzle 10 enters the chamber region, limited by the jets of gaseous fuel nozzles 11.

Использование предложенного изобретения позволит интенсифицировать смешение компонентов топлива, выровнять их концентрацию по сечению камеры, что будет способствовать увеличению удельного импульса тяги ЖРД. Using the proposed invention will allow to intensify the mixing of fuel components, to align their concentration along the section of the chamber, which will increase the specific thrust of the rocket engine.

Claims (2)

1. Смесительная головка ЖРД, содержащая блок окислителя, блок горючего, соосно-струйные форсунки, установленные в указанных блоках по концентрическим рядам и содержащие полый наконечник и втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник, и сообщающие полости блоков с полостью камеры сгорания, отличающаяся тем, что полость наконечника каждой четной форсунки в каждом четном ряду, следующем за периферийным, сообщена с полостью блока горючего, кольцевой зазор между наконечником и втулкой - с полостью блока окислителя, при этом полости наконечников остальных форсунок сообщены с полостью блока окислителя, а кольцевой зазор между наконечником и втулкой - с полостью блока горючего. 1. The mixing head of the rocket engine containing an oxidizer block, a fuel block, coaxial jet nozzles installed in the indicated blocks in concentric rows and containing a hollow tip and a sleeve covering the tip with an annular gap and communicating cavity of the blocks with a combustion chamber cavity, characterized in that that the cavity of the tip of each even nozzle in each even row following the peripheral one is in communication with the cavity of the fuel block, the annular gap between the tip and the sleeve is with the cavity of the oxidizer block, while nechnikov remaining nozzles communicated with the cavity of the oxidizer unit, and the annular gap between the tip and the sleeve - with fuel cavity block. 2. Смесительная головка по п. 1, отличающаяся тем, что внутри каждого из наконечников форсунок, полость которых соединена с полостью блока горючего, установлено центральное тело с профилированной выходной частью. 2. The mixing head according to claim 1, characterized in that a central body with a profiled outlet is installed inside each of the nozzle tips, the cavity of which is connected to the cavity of the fuel block.
RU2000128353/06A 2000-11-13 2000-11-13 Injector assembly of liquid-propellant rocket engine RU2205289C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128353/06A RU2205289C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Injector assembly of liquid-propellant rocket engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128353/06A RU2205289C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Injector assembly of liquid-propellant rocket engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000128353A RU2000128353A (en) 2002-10-10
RU2205289C2 true RU2205289C2 (en) 2003-05-27

Family

ID=20242044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000128353/06A RU2205289C2 (en) 2000-11-13 2000-11-13 Injector assembly of liquid-propellant rocket engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2205289C2 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2451200C1 (en) * 2011-03-24 2012-05-20 Владимир Викторович Черниченко Liquid-propellant rocket engine mixing head
WO2012120230A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Snecma Injector for mixing two propellants comprising at least one injection element with a tricoaxial structure
RU2490502C1 (en) * 2012-06-27 2013-08-20 Черниченко Владимир Викторович Liquid-propellant engine chamber mixing head
RU2493408C1 (en) * 2012-06-27 2013-09-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2493407C1 (en) * 2012-06-27 2013-09-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2496022C1 (en) * 2012-06-27 2013-10-20 Черниченко Владимир Викторович Liquid-propellant engine mixing head
RU2498102C1 (en) * 2012-06-27 2013-11-10 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid rocket engine chamber
RU2514555C1 (en) * 2013-04-05 2014-04-27 Владислав Юрьевич Климов Two-component gas-fluid atomiser
CN107939551A (en) * 2017-11-29 2018-04-20 北京航天动力研究所 A kind of precombustion chamber ejector filler structure
RU2680281C1 (en) * 2018-06-04 2019-02-19 Владислав Юрьевич Климов Mixing head of gas generator
CN112031951A (en) * 2020-09-23 2020-12-04 航天科工火箭技术有限公司 Injector of liquid rocket engine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГАХУН Г.Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989, с.131, 135, 136, рис.7.13. ГАХУН Г.Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989, с.128, 131, рис. 7.1, 7.6. ГАХУН Г.Г. и др. Конструкция и проектирование жидкостных ракетных двигателей. - М.: Машиностроение, 1989, с.136, 137, рис.7.14. *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012120230A1 (en) * 2011-03-07 2012-09-13 Snecma Injector for mixing two propellants comprising at least one injection element with a tricoaxial structure
US9528479B2 (en) 2011-03-07 2016-12-27 Snecma Injector for mixing two propellants comprising at least one injection element with a tricoaxial structure
RU2451200C1 (en) * 2011-03-24 2012-05-20 Владимир Викторович Черниченко Liquid-propellant rocket engine mixing head
RU2498102C1 (en) * 2012-06-27 2013-11-10 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid rocket engine chamber
RU2493407C1 (en) * 2012-06-27 2013-09-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2496022C1 (en) * 2012-06-27 2013-10-20 Черниченко Владимир Викторович Liquid-propellant engine mixing head
RU2493408C1 (en) * 2012-06-27 2013-09-20 Владимир Викторович Черниченко Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber
RU2490502C1 (en) * 2012-06-27 2013-08-20 Черниченко Владимир Викторович Liquid-propellant engine chamber mixing head
RU2514555C1 (en) * 2013-04-05 2014-04-27 Владислав Юрьевич Климов Two-component gas-fluid atomiser
CN107939551A (en) * 2017-11-29 2018-04-20 北京航天动力研究所 A kind of precombustion chamber ejector filler structure
CN107939551B (en) * 2017-11-29 2024-02-09 北京航天动力研究所 Pre-combustion chamber injector structure
RU2680281C1 (en) * 2018-06-04 2019-02-19 Владислав Юрьевич Климов Mixing head of gas generator
CN112031951A (en) * 2020-09-23 2020-12-04 航天科工火箭技术有限公司 Injector of liquid rocket engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2205289C2 (en) Injector assembly of liquid-propellant rocket engine
RU2158841C2 (en) Liquid-propellant thrust chamber and its casing
RU2127820C1 (en) Liquid propellant rocket engine combustion chamber mixing head
RU2291976C1 (en) Mixing head of chamber of liquid rocket engine
RU2161719C2 (en) Coaxial jet nozzle
US3039701A (en) Fuel injectors
RU2607918C1 (en) Coaxial spray nozzle
RU2000128353A (en) MIXING HEAD OF A LIQUID ROCKET ENGINE
CN114483380B (en) Small-sized gas generator capable of being started for multiple times
RU2265748C1 (en) Mixing element for burner plate of chamber of liquid-propellant engine
RU2159349C1 (en) Gas-generator module
RU2450155C1 (en) Liquid propellant rocket engine
RU2445493C1 (en) Liquid-propellant engine chamber mixing head
RU2671664C1 (en) Gas generator
RU2680281C1 (en) Mixing head of gas generator
RU2482320C1 (en) Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber
RU2204732C2 (en) Gas generator of liquid-propellant rocket engine
RU2822333C1 (en) Two-component gas-liquid nozzle
RU2654770C1 (en) Gas generator
RU2806937C1 (en) Mixing head of lre combustion chamber
RU2451200C1 (en) Liquid-propellant rocket engine mixing head
RU2827277C1 (en) Gas generator
RU2217619C2 (en) Chamber of liquid-propellant low-thrust rocket engine
RU2806931C1 (en) Gas generator
RU2495272C1 (en) Method of feeding three-component fuel into liquid-propellant rocket engine chamber

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031114