RU2679046C1 - Injector head of the lre chamber - Google Patents
Injector head of the lre chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2679046C1 RU2679046C1 RU2018102863A RU2018102863A RU2679046C1 RU 2679046 C1 RU2679046 C1 RU 2679046C1 RU 2018102863 A RU2018102863 A RU 2018102863A RU 2018102863 A RU2018102863 A RU 2018102863A RU 2679046 C1 RU2679046 C1 RU 2679046C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- tangential channels
- lre
- head
- apex
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02K—JET-PROPULSION PLANTS
- F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
- F02K9/42—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
- F02K9/44—Feeding propellants
- F02K9/52—Injectors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании форсуночных головок камер сгорания жидкостных ракетных двигателей (ЖРД).The invention relates to the field of rocket technology and can be used to create the nozzle heads of the combustion chambers of liquid rocket engines (LRE).
В настоящее время одной из основных проблем при создании ЖРД является получение высокого значения удельного импульса тяги за счет обеспечения предельно высокой полноты сгорания топлива. Полнота сгорания топлива обеспечивается, в том числе, организацией начала смесеобразования непосредственно в полости форсунки.Currently, one of the main problems in creating a rocket engine is to obtain a high specific impulse of thrust by providing extremely high completeness of fuel combustion. The completeness of fuel combustion is provided, inter alia, by the organization of the onset of mixture formation directly in the nozzle cavity.
Известна форсуночная головка камеры сгорания ЖРД замкнутой системы, содержащая корпус и огневое днище с установленными в них форсунками с центральным и тангенциальным каналами. Центральный канал выполнен профилированным с сужающейся входной и расширяющейся выходной частями с образованием в месте их перехода минимального проходного сечения, при этом торец выходного сечения центрального канала форсунки расположен в области тангенциальных каналов, а выходная часть центрального канала образует козырек над тангенциальными каналами (патент RU №2231668, заявка №2003103417/06 от 02.06.2003 г. MПК: F02K 9/52).Known nozzle head of the combustion chamber of a liquid-propellant rocket engine of a closed system, comprising a housing and a fire plate with nozzles installed in them with central and tangential channels. The central channel is made profiled with a tapering input and expanding output parts with the formation of a minimum passage section at the place of their transition, while the end of the output section of the nozzle central channel is located in the area of the tangential channels, and the output part of the central channel forms a visor over the tangential channels (patent RU No. 2231668 Application No. 2003103417/06 dated 02.06.2003. IPC:
Данное решение обеспечивает высокую степень смесеобразования на различных режимах работы двигателя за счет обеспечения более равномерного распределения расхода генераторного газа по форсункам и более интенсивного его перемешивания с жидким компонентом в камерах смешения форсунок, но требует выполнения форсунки и, соответственно, форсуночной головки с большой длиной из-за увеличенной камеры смешения.This solution provides a high degree of mixture formation at various engine operating modes by providing a more uniform distribution of the generator gas flow rate over the nozzles and more intensive mixing with the liquid component in the nozzle mixing chambers, but requires an nozzle and, accordingly, nozzle head with a long nozzle length behind the enlarged mixing chamber.
Известна форсуночная головка камеры сгорания ЖРД, содержащая корпус и огневое днище с установленными в них форсунками, имеющими центральный профилированный и тангенциальный каналы, соединяющими полости компонентов с полостью камеры сгорания, при этом торец выходного сечения расширяющейся части центрального канала форсунки расположен перед отверстиями тангенциального канала форсунки, а уступ h между центральным и тангенциальным каналами составляет не более 20% d, где d - диаметр тангенциального канала форсунки (Патент РФ №2525787, заявка: №2013107623/06 от 20.02.2013, МПК: F02K 9/52 - прототип).Known nozzle head of the combustion chamber of the rocket engine, containing a housing and a firing plate with nozzles installed in them, having a central profiled and tangential channels connecting the cavity of the components with the cavity of the combustion chamber, while the end section of the expanding part of the expanding part of the central channel of the nozzle is located in front of the holes of the tangential channel of the nozzle, and the step h between the central and tangential channels is not more than 20% d, where d is the diameter of the tangential channel of the nozzle (RF Patent No. 2525787, application: No. 2013107623/06 dated 02.20.2013, IPC:
Указанная форсуночная головка работает следующим образом.The specified nozzle head operates as follows.
В полость блока окислителя, расположенную в корпусе, подается окислительный генераторный газ и распределяется по форсункам. Генераторный газ, пройдя через минимальное проходное сечение, принудительно расширяется и поступает и камеру смешения форсунки. В полость камеры смешения форсунки горючее поступает через тангенциальные каналы, расположенные за торцом выходного сечения центрального канала, и образует тонкую пленку жидкости, прижатую к стенке форсунки центробежными силами. Окислительный генераторный газ в камере смешения взаимодействует с кольцевой пеленой горючего внутри форсунки.An oxidizing generator gas is supplied to the cavity of the oxidizer block located in the housing and is distributed among the nozzles. The generator gas, having passed through the minimum passage section, is forcibly expanded and the nozzle mixing chamber enters. Fuel enters the cavity of the nozzle mixing chamber through tangential channels located behind the end face of the outlet section of the central channel and forms a thin film of liquid pressed against the nozzle wall by centrifugal forces. The oxidizing generator gas in the mixing chamber interacts with the annular fuel sheet inside the nozzle.
Основными недостатками является недостаточно высокая экономичность работы смесительной головки, обусловленная тем, что тонкая пленка горючего, прижатая к стенке форсунки центробежными силами, недостаточно интенсивно реагирует с газообразным окислителем, что приводит к потерям удельного импульса тяги.The main disadvantages are the insufficiently high efficiency of the mixing head, due to the fact that a thin film of fuel pressed against the nozzle wall by centrifugal forces does not react intensively with the gaseous oxidizer, which leads to loss of specific impulse of thrust.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков и обеспечение высокой экономичности работы камеры и удельного импульса тяги при минимальных осевых габаритах форсуночной головки за счет обеспечения оптимальных условий смешения газа и жидкого компонента в форсунке.The task of the invention is to remedy these disadvantages and ensure high efficiency of the chamber and the specific impulse of traction with minimum axial dimensions of the nozzle head by providing optimal conditions for mixing gas and liquid component in the nozzle.
Решение указанной задачи достигается тем, что в предложенной форсуночной головке камеры ЖРД, содержащей корпус головки и огневое днище с установленными в них струйно-центробежными форсунками, имеющими центральный осевой профилированный и тангенциальные каналы, выполненные в корпусе каждой форсунки, соединяющие полости компонентов с полостью камеры сгорания, согласно изобретению, тангенциальные каналы расположены таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки.The solution to this problem is achieved by the fact that in the proposed nozzle head of the LRE chamber containing the head housing and the firing base with installed jet-centrifugal nozzles having a central axial shaped and tangential channels made in the body of each nozzle connecting the cavity of the components with the cavity of the combustion chamber , according to the invention, the tangential channels are arranged so that the projections of the longitudinal axes of any two diametrically opposed tangential channels when projected onto a plane extending through the longitudinal axis of the nozzle and parallel to it, form an obtuse angle at the apex, wherein said apex is located on the longitudinal axis of the injector.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана смесительная головка, на фиг. 2 - предложенная форсунка в аксонометрии.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a mixing head, FIG. 2 - the proposed nozzle in a perspective view.
Предложенная форсуночная головка камеры ЖРД содержит корпус 1 головки и огневое днище 2 с установленными в них струйно-центробежными форсунками 3. Струйно-центробежные форсунки 3 имеют центральный осевой профилированный канал 4 и тангенциальные каналы 5, выполненные в корпусе 6 каждой форсунки. Указанные каналы 4 и 5 соединяют полости блоков окислителя 7 и горючего 8 с полостью камеры сгорания 9. Тангенциальные каналы 5 расположены таким образом, что проекции продольных осей 10 двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов 5 при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки. Каждая форсунка имеет камеру смешения 11, в которую открываются центральный осевой профилированный канал 4 и тангенциальные каналы 5.The proposed nozzle head of the LRE chamber includes a
Предложенная форсуночная головка работает следующим образом.The proposed nozzle head operates as follows.
В полость блока окислителя 7, расположенную в корпусе 1, подается окислительный генераторный газ и распределяется по форсункам 3. Далее, генераторный газ, пройдя через минимальное проходное сечение центрального осевого профилированного канала 4, принудительно расширяется и поступает и камеру смешения 11 форсунки 3 для смешения с горючим. В полость камеры смешения 11 форсунки 3 горючее поступает через тангенциальные каналы 5. За счет того, что тангенциальные каналы 5 выполнены таким образом, что проекции продольных осей двух любых диаметрально противоположно расположенных тангенциальных каналов при их проецировании на плоскость, проходящую через продольную ось форсунки и параллельную ей, образуют тупой угол при вершине, при этом упомянутая вершина располагается на продольной оси форсунки, струи жидкости получают не только тангенциальную, но и радиальную составляющую скорости, направленную к центру камеры смешения 11. Наличие радиальной составляющей скорости, которая стремится оторвать пленку жидкости от стенок камеры смешения 11, обеспечивает более интенсивное взаимодействие окислительного генераторного газа и горючего, позволяет улучшить условия разрушения тонкой струи жидкости, прижимаемой к стенкам камеры смешения 11 центробежными силами, что, в конечном итоге, дает возможность улучшить условия смесеобразования и повысить удельный импульс тяги.In the cavity of the
Использование предложенного технического решения позволит обеспечить наиболее полное перемешивание компонентов, получить качественное смесеобразование, увеличить значение удельного импульса тяги ЖРД и уменьшить осевые габариты форсуночной головки и камеры.Using the proposed technical solution will ensure the most complete mixing of the components, obtain high-quality mixture formation, increase the value of the specific thrust of the rocket engine and reduce the axial dimensions of the nozzle head and chamber.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102863A RU2679046C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Injector head of the lre chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018102863A RU2679046C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Injector head of the lre chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2679046C1 true RU2679046C1 (en) | 2019-02-05 |
Family
ID=65273465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018102863A RU2679046C1 (en) | 2018-01-25 | 2018-01-25 | Injector head of the lre chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2679046C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760603C1 (en) * | 2021-07-06 | 2021-11-29 | Владислав Юрьевич Климов | Lpe combustion chamber mixing head |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344463A1 (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-06 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Coaxial injector for rocket combustors |
US5622046A (en) * | 1995-08-28 | 1997-04-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multiple impinging stream vortex injector |
RU2217620C2 (en) * | 1999-11-04 | 2003-11-27 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Chamber of liquid propellant low-thrust rocket engine |
RU2231688C2 (en) * | 2000-03-31 | 2004-06-27 | Авдеев Леонид Алексеевич | Thermocouple |
RU2525787C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid-propellant engine combustion chamber atomiser head |
-
2018
- 2018-01-25 RU RU2018102863A patent/RU2679046C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0344463A1 (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-06 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Coaxial injector for rocket combustors |
US5622046A (en) * | 1995-08-28 | 1997-04-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Multiple impinging stream vortex injector |
RU2217620C2 (en) * | 1999-11-04 | 2003-11-27 | Государственное предприятие Научно-исследовательский институт машиностроения | Chamber of liquid propellant low-thrust rocket engine |
RU2231688C2 (en) * | 2000-03-31 | 2004-06-27 | Авдеев Леонид Алексеевич | Thermocouple |
RU2525787C1 (en) * | 2013-02-20 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Liquid-propellant engine combustion chamber atomiser head |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2760603C1 (en) * | 2021-07-06 | 2021-11-29 | Владислав Юрьевич Климов | Lpe combustion chamber mixing head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11761635B2 (en) | Rotating detonation engines and related devices and methods | |
RU2357093C2 (en) | Double-stage pulsating detonation device | |
JP5892622B2 (en) | Multi-tube valveless pulse detonation engine | |
RU2386846C2 (en) | Low-thrust rocket engine | |
WO2003089773A1 (en) | Stationary detonation combustor, and stationary detonation wave generating method | |
US20200332744A1 (en) | Liquid Combustion Concentric Injector and Ignitor | |
US2763987A (en) | Propellant supply systems for jet reaction motors | |
RU2679046C1 (en) | Injector head of the lre chamber | |
RU2525787C1 (en) | Liquid-propellant engine combustion chamber atomiser head | |
JP4172270B2 (en) | Coaxial jet injection device | |
RU2679073C1 (en) | Injector head of the lre chamber | |
US9217392B2 (en) | Vortex cannon with enhanced ring vortex generation | |
RU2679047C1 (en) | Jet centrifugal sprayer | |
RU2679049C1 (en) | Jet centrifugal sprayer | |
RU2231668C1 (en) | Liquid propellant rocket engine combustion chamber injector assembly | |
RU2606202C2 (en) | Mixing head of liquid-propellant engine chamber | |
RU2587510C1 (en) | Gas generator | |
RU2482320C1 (en) | Method for supplying fuel components to liquid-propellant engine chamber | |
RU2481495C1 (en) | Coaxial spray injector | |
RU2204732C2 (en) | Gas generator of liquid-propellant rocket engine | |
CN117759451B (en) | Solid fuel continuous detonation engine based on shear mixing structure | |
RU2783308C1 (en) | Two-component coaxial jet nozzle | |
RU2480609C1 (en) | Coaxial spray injector | |
RU2479740C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine combustion chamber | |
RU2218471C1 (en) | Gas-turbine engine afterburner |