RU2581308C2 - Камера жидкостного ракетного двигателя - Google Patents
Камера жидкостного ракетного двигателя Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581308C2 RU2581308C2 RU2014130803/06A RU2014130803A RU2581308C2 RU 2581308 C2 RU2581308 C2 RU 2581308C2 RU 2014130803/06 A RU2014130803/06 A RU 2014130803/06A RU 2014130803 A RU2014130803 A RU 2014130803A RU 2581308 C2 RU2581308 C2 RU 2581308C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzles
- square
- mixing head
- firing
- pins
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к камерам жидкостных ракетных двигателей и входящим в них устройствам и деталям. Камера жидкостного ракетного двигателя содержит регенеративно охлаждаемые сопло и цилиндрическую часть, смесительную головку, включающую наружное, среднее и огневое днища, скрепленные между собой форсунками, штифтами, пайкой и сваркой. Форсунки горючего и окислителя расположены в шахматном порядке в огневом днище с переходом в периферийной зоне головки к расположению по окружностям, а штифты расположены на окружности в периферийной зоне смесительной головки. Расположенные на сторонах квадрата в центральной части смесительной головки форсунки, а также форсунки, находящиеся для каждой из сторон квадрата на двух лучах, протяженных от квадрата к периферии, выполнены выступающими в огневую полость камеры за огневое днище, образуя антипульсационные перегородки. Каждая периферийная, выступающая относительно огневого днища форсунка, является форсункой горючего и расположена в местах пересечения окружности расположения штифтов с указанными лучами расположения выступающих форсунок. Лучи являются продолжением сторон квадрата и соединяют его вершины с периферийной зоной смесительной головки, в каждом штифте выполнено как минимум три канала, соединяющих полость камеры сгорания с полостью, образованной средним и огневым днищами, причем выходная часть указанных каналов расположена параллельно оси камеры сгорания. Изобретение обеспечивает уменьшение потерь, связанных со смесеобразованием. 4 ил.
Description
Изобретение относится к области ракетной техники, а именно к камерам жидкостных ракетных двигателей и входящим в них устройствам и деталям, и может быть использовано при создании высокоэкономичных смесительных головок и камер ЖРД для перспективных средств выведения.
Известна смесительная головка камеры ЖРД SSME, содержащая корпус, в котором установлено 600 форсунок, расположенных 13-ю концентрическими рядами. Форсунки выполнены в виде двойных коаксиальных трубок и являются двухкомпонентными. Смесительная головка также содержит форсунки, которые выступают из огневого днища, образуя антипульсационные перегородки в виде кольца с 5 расходящимися от центра к периферии лучами (Энциклопедия "Космонавтика", гл. ред. В.П. Глушко, М., 1985, стр. 382).
Недостатком указанной головки является то, что конструкция антипульсационных перегородок применима для смесительных головок с расположением форсунок по концентрическим окружностям. Данная конструкция неприемлема для шахматного расположения форсунок, которое имеет место в ряде смесительных головок современных ЖРД ("Конструирование и проектирование жидкостных ракетных двигателей"/ Под общей редакцией Г.Г. Гахуна, М.: Машиностроение, 1989 г., стр. 130, рис. 7, 5).
Известна камера ЖРД РД-107, работающая на жидком кислороде и керосине. В смесительной головке камеры ЖРД РД-107 по концентрическим окружностям установлены двухкомпонентные форсунки. На периферии смесительной головки равномерно по двум концентрическим окружностям установлены штифты (Альбом конструкций ЖРД, часть 3, составленный под руководством В.П. Глушко, Военное издательство Минобороны СССР, М., 1969, стр. 36, фиг. 52). Смесительная головка имеет огневое, среднее и наружное днища.
Недостаток этой головки в том, что в камерах с такой смесительной головкой возможна высокочастотная неустойчивость рабочего процесса.
Известна смесительная головка камеры ЖРД РД-111 (см. вышеуказанный «Альбом конструкций ЖРД», стр. 155, фиг. 379), содержащая форсунки для подачи компонентов топлива, установленные в наружном, среднем и огневом днищах. Днища скреплены между собой форсунками, штифтами, пайкой и сваркой. Форсунки горючего и окислителя выполнены однокомпонентными и расположены в шахматном порядке в огневом днище с переходом в периферийной зоне головки к расположению по окружностям. На периферии смесительной головки расположены равномерно по окружностям штифты.
Недостатком указанной головки является то, что в ней возможна в отдельных экземплярах камер высокочастотная неустойчивость рабочего процесса, особенно в условиях форсированных режимов.
Известна смесительная головка камеры ЖРД, содержащая наружное, среднее и огневое днища, скрепленные между собой форсунками, штифтами, пайкой и сваркой, форсунки горючего и окислителя выполнены однокомпонентными и расположены в шахматном порядке в огневом днище с переходом в периферийной зоне головки к расположению по окружностям, штифты расположены на окружности в периферийной зоне смесительной головки, при этом расположенные на сторонах квадрата в центральной части смесительной головки форсунки, а также форсунки, находящиеся для каждой из сторон квадрата на двух лучах, протяженных от стороны квадрата к периферии, выполнены выступающими в огневую полость камеры за огневое днище, образуя антипульсационные перегородки, при этом каждая периферийная, выступающая относительно огневого днища форсунка, является форсункой горючего и расположена в местах пересечения окружности штифтов с указанными лучами расположения выступающих форсунок (патент РФ №2205973, МПК: F02K 9/52, F02K 9/62 - прототип).
Основным недостатком данной смесительной головки является недостаточно высокая экономичность рабочего процесса, связанная со следующими факторами.
Достаточно большая часть форсунок, используемых для образования антипульсационных перегородок, работает в нерасчетном режиме из-за того, что указанные форсунки имеют длину больше, чем остальные, и их зона смесеобразования и горения отнесена дальше в камеру сгорания. Это приводит к неравномерности распределения компонентов по сечению головки, различной расходонапряжености и, как следствие, потерям удельного импульса тяги.
Имеют место потери, связанные с неравномерностью, вызванной различием шагов между форсунками при переходе от шахматного расположения форсунок к их расположению по концентрическим окружностям.
Расположение штифтов в смесительной головке, между форсунками и стенкой камеры, ведет к росту диаметральных размеров камеры, ее массы и массы двигателя в целом.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и создание камеры ЖРД с уменьшенными потерями, связанными со смесеобразованием.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной камере жидкостного ракетного двигателя, содержащей регенеративно охлаждаемые сопло и цилиндрическую часть, смесительную головку, включающую наружное, среднее и огневое днища, скрепленные между собой форсунками, штифтами, пайкой и сваркой, при этом форсунки горючего и окислителя расположены в шахматном порядке в огневом днище с переходом в периферийной зоне головки к расположению по окружностям, а штифты расположены на окружности в периферийной зоне смесительной головки, при этом расположенные на сторонах квадрата в центральной части смесительной головки форсунки, а также форсунки, находящиеся для каждой из сторон квадрата на двух лучах, протяженных от квадрата к периферии, выполнены выступающими в огневую полость камеры за огневое днище, образуя антипульсационные перегородки, при этом каждая периферийная, выступающая относительно огневого днища форсунка является форсункой горючего и расположена в местах пересечения окружности расположения штифтов с указанными лучами расположения выступающих форсунок, согласно изобретению лучи являются продолжением сторон квадрата и соединяют его вершины с периферийной зоной смесительной головки, в каждом штифте выполнено как минимум три канала, соединяющих полость камеры сгорания с полостью, образованной средним и огневым днищами, причем выходная часть указанных каналов расположена параллельно оси камеры сгорания.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показано продольное сечение камеры ЖРД, на фиг. 2 показано продольное сечение смесительной головки камеры ЖРД, на фиг. 3 - вид А на смесительную головку, на фиг. 4 - продольный разрез двухкомпонентной форсунки, образующей антипульсационные перегородки.
Предложенная камера ЖРД включает в себя смесительную головку, которая содержит наружное 1, среднее 2 и огневое 3 днища, скрепленные между собой форсунками 4 горючего и форсунками 5 окислителя, штифтами 6. Расстояние между днищами и объемы межфорсуночных полостей определяются размерами форсунок 4 и 5.
Форсунки горючего 4 и окислителя 5 выполнены однокомпонентными и расположены в шахматном порядке в огневом днище 3 с переходом в периферийной зоне головки 7 к расположению по окружностям. Штифты 6 расположены на окружности в периферийной зоне 7 смесительной головки. Форсунки 8, расположенные на сторонах квадрата 9 в центральной части 10 смесительной головки, а также форсунки 11, находящиеся для каждой из сторон квадрата 9 на двух лучах 12, протяженных от квадрата к периферии, выполнены выступающими в огневую полость камеры за огневое днище 3, образуя антипульсационные перегородки 13. Каждая периферийная, выступающая относительно огневого днища 3 форсунка 8 является форсункой горючего и расположена в местах пересечения окружности расположения штифтов с указанными лучами расположения выступающих форсунок. Указанные лучи 12 являются продолжением сторон квадрата 9 и соединяют его вершины с периферийной зоной 7 смесительной головки. В каждом штифте 6 выполнено как минимум три канала 14, соединяющих полость камеры сгорания с полостью, образованной средним 2 и огневым 3 днищами, причем выходная часть указанных каналов 15 расположена параллельно оси камеры сгорания.
Также камера включает в себя регенеративно охлаждаемую профилированную цилиндрическую часть 16 с критическим сечением 17 и соплом 18.
Предложенная камера работает следующим образом.
Окислитель из полости окислителя по форсункам окислителя 5 подают в камеру сгорания. Горючее из полости горючего по форсункам горючего 4 подают в камеру сгорания, где оно перемешивается с окислителем, воспламеняется и сгорает. При горении, на режиме запуска, могут возникать высокочастотные колебания, ведущие к неустойчивости процесса горения, связанные с нестационарностью переходных режимов запуска.
Для предотвращения возможности появления таких процессов, поверхность огневого днища 3, при помощи квадрата 9 и лучей 12, состоящих из выступающих форсунок 8 и 11 и образующих антипульсационные перегородки 13, разделяют на несколько изолированных друг от друга зон, что препятствует распространению колебаний из одной зоны в другую. В этом случае, при возникновении колебаний в одной зоне, они не распространяются далее по всему огневому днищу и затухают.
Для обеспечения требуемого качества смесеобразования и защиты огневых стенок камеры от прогаров, часть расхода горючего подают через каналы 14 штифтов 6, которые в этом случае играют роль однокомпонентных форсунок.
Выполнение форсунок, образующих антипульсационные перегородки, двухкомпонентными позволит улучшить качество смесеобразования за счет обеспечения подачи горючего и окислителя в одной плоскости.
Форсунки, образующие антипульсационные перегородки 13, выполнены двухкомпонентными, причем каждая форсунка содержит корпус с наконечником с внутренним каналом, соединяющим полость окислителя с полостью камеры сгорания, втулку, охватывающую с кольцевым зазором наконечник и соединяющую полость горючего с полостью камеры сгорания, при этом в выходной части указанного канала и втулки установлены завихрители для придания соответствующему потоку компонента топлива вращательного движения, причем перепад давления каждого канала компонента топлива упомянутой двухкомпонентной форсунки равен перепаду давления соответствующей однокомпонентной форсунки, при этом геометрические характеристики факелов распыла компонентов топлива равны соответствующим геометрическим характеристикам факелов распыла упомянутых однокомпонентных форсунок.
Компоненты топлива из форсунок поступают в полость профилированной цилиндрической части 16, воспламеняются и сгорают. Продукты сгорания компонентов топлива поступают к критическому сечению 17, проходят через него и расширяются в сопле 18, создавая при этом тягу.
Использование предложенного технического решения позволит создать камеру ЖРД со смесительной головкой, применение которой обеспечит надежную и устойчивую работу смесительной головки камеры ЖРД при высоком качестве смесеобразования, что позволит обеспечить высокий удельный импульс тяги ЖРД.
Claims (1)
- Камера жидкостного ракетного двигателя, содержащая регенеративно охлаждаемые сопло и цилиндрическую часть, смесительную головку, включающую наружное, среднее и огневое днища, скрепленные между собой форсунками, штифтами, пайкой и сваркой, при этом форсунки горючего и окислителя расположены в шахматном порядке в огневом днище с переходом в периферийной зоне головки к расположению по окружностям, а штифты расположены на окружности в периферийной зоне смесительной головки, при этом расположенные на сторонах квадрата в центральной части смесительной головки форсунки, а также форсунки, находящиеся для каждой из сторон квадрата на двух лучах, протяженных от квадрата к периферии, выполнены выступающими в огневую полость камеры за огневое днище, образуя антипульсационные перегородки, при этом каждая периферийная, выступающая относительно огневого днища форсунка является форсункой горючего и расположена в местах пересечения окружности расположения штифтов с указанными лучами расположения выступающих форсунок, отличающаяся тем, что лучи являются продолжением сторон квадрата и соединяют его вершины с периферийной зоной смесительной головки, в каждом штифте выполнено как минимум три канала, соединяющих полость камеры сгорания с полостью, образованной средним и огневым днищами, причем выходная часть указанных каналов расположена параллельно оси камеры сгорания.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130803/06A RU2581308C2 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Камера жидкостного ракетного двигателя |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130803/06A RU2581308C2 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Камера жидкостного ракетного двигателя |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014130803A RU2014130803A (ru) | 2016-02-10 |
RU2581308C2 true RU2581308C2 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=55313246
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014130803/06A RU2581308C2 (ru) | 2014-07-24 | 2014-07-24 | Камера жидкостного ракетного двигателя |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581308C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115435338A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-06 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种采用混合喷嘴的大流量燃烧加热喷注器 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114215660B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-07-28 | 北京航天动力研究所 | 一种高效稳定喷注器 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3432607C2 (ru) * | 1984-09-05 | 1991-02-21 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
US6244041B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-06-12 | Otkrytoe Aktsioneroe Obschestvo “Nauchao-Proizvodatveabnoe Obiedianie Nauchao-Proizvodatvesnoe Obiediane “Energomash” Imeni Akademika V.P. Glushko” | Liquid-propellant rocket engine chamber and its casing |
RU2205973C2 (ru) * | 2000-06-30 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя (жрд) и камера жрд с этой головкой |
RU124320U1 (ru) * | 2012-01-31 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Смесительная головка камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя |
-
2014
- 2014-07-24 RU RU2014130803/06A patent/RU2581308C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3432607C2 (ru) * | 1984-09-05 | 1991-02-21 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
US6244041B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-06-12 | Otkrytoe Aktsioneroe Obschestvo “Nauchao-Proizvodatveabnoe Obiedianie Nauchao-Proizvodatvesnoe Obiediane “Energomash” Imeni Akademika V.P. Glushko” | Liquid-propellant rocket engine chamber and its casing |
RU2205973C2 (ru) * | 2000-06-30 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя (жрд) и камера жрд с этой головкой |
RU124320U1 (ru) * | 2012-01-31 | 2013-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение Энергомаш имени академика В.П. Глушко" | Смесительная головка камеры сгорания жидкостного ракетного двигателя |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115435338A (zh) * | 2022-11-09 | 2022-12-06 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 一种采用混合喷嘴的大流量燃烧加热喷注器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014130803A (ru) | 2016-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11592183B2 (en) | Systems, apparatuses and methods for improved rotating detonation engines | |
EP1022455B1 (en) | Liquid-propellant rocket engine chamber and its casing | |
US20110126511A1 (en) | Thrust modulation in a multiple combustor pulse detonation engine using cross-combustor detonation initiation | |
US9458796B2 (en) | Dual-vortical-flow hybrid rocket engine | |
RU2606202C2 (ru) | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя | |
WO2014129920A1 (ru) | Устройство для сжигания топлива в непрерывной детонационной волне | |
RU2581308C2 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя | |
CN114893324A (zh) | 一种实现两相旋转爆震起爆的双组元燃料喷注器 | |
RU2610624C1 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя | |
RU2581310C2 (ru) | Жидкостный ракетный двигатель | |
RU2571997C1 (ru) | Способ подачи компонентов топлива в камеру жидкостного ракетного двигателя | |
RU2192555C2 (ru) | Камера жидкостного ракетного двигателя малой тяги | |
US20210190012A1 (en) | Propulsion device for liquid propellant rocket engine | |
RU2587510C1 (ru) | Газогенератор | |
RU2684701C1 (ru) | Смесительная головка камеры сгорания жрд | |
RU105684U1 (ru) | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя | |
EP3026249B1 (en) | Gas generator | |
RU2445493C1 (ru) | Смесительная головка камеры жрд | |
EP2613092B1 (en) | Combustor of a turbomachine | |
RU2623610C1 (ru) | Водородно-кислородный ракетный двигатель малой тяги | |
RU2760602C1 (ru) | Смесительная головка камеры сгорания жрд | |
RU2626189C1 (ru) | Ракетный двигатель малой тяги на газообразных водороде и кислороде с центробежной и струйными форсунками | |
RU2806937C1 (ru) | Смесительная головка камеры сгорания жрд | |
RU2700482C1 (ru) | Смесительная головка камеры жидкостного ракетного двигателя | |
RU2760603C1 (ru) | Смесительная головка камеры сгорания жрд |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170725 |