RU2700801C1 - Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber - Google Patents
Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700801C1 RU2700801C1 RU2019103416A RU2019103416A RU2700801C1 RU 2700801 C1 RU2700801 C1 RU 2700801C1 RU 2019103416 A RU2019103416 A RU 2019103416A RU 2019103416 A RU2019103416 A RU 2019103416A RU 2700801 C1 RU2700801 C1 RU 2700801C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- liquid
- mixing head
- propellant rocket
- rings
- Prior art date
Links
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
При разработке жидкостного ракетного двигателя предъявляются предельно высокие требования по экономичности и надежности работы. Для обеспечения высокой экономичности двигателя приходится решать вопрос по реализации устойчивости процесса горения и принятие мер по устранению высокочастотных колебаний давления в камере. Одним из основных элементов, влияющих на экономичность, надежность и устойчивость рабочего процесса в камере является смесительная головка.When developing a liquid-propellant rocket engine, extremely high demands are placed on efficiency and reliability. To ensure high engine efficiency, it is necessary to solve the problem of implementing the stability of the combustion process and taking measures to eliminate high-frequency pressure fluctuations in the chamber. One of the main elements that affect the economy, reliability and stability of the working process in the chamber is the mixing head.
Известны конструкции смесительных головок, в которых используются различные мероприятия, которые позволяют обеспечить устойчивость рабочего процесса за счет разделения полости расположенной у огневого днища на изолированные сектора. Это может быть реализовано за счет выдвижения части форсунок в полость камеры сгорания или установки специальных перегородок.Known design of the mixing heads, which use various measures that can ensure the stability of the working process by dividing the cavity located at the fire bottom into isolated sectors. This can be realized by extending part of the nozzles into the cavity of the combustion chamber or by installing special partitions.
Известна конструкция смесительной головки, изложенная в заявке №2007142008/06 от 15.11.2004 г., патент RU 23445287 C1, в которой для устранения высокочастотных колебаний используются антипульсационные перегородки, расположенные на огневом днище головки.A known design of the mixing head described in application No. 2007142008/06 of 11/15/2004, patent RU 23445287 C1, in which anti-pulsation partitions located on the fire bottom of the head are used to eliminate high-frequency vibrations.
Недостатком данной конструкции является расположение периферийного ряда форсунок около внутренней стенки камеры. Компоненты топлива, вытекая из периферийных форсунок, превращаются в продукты сгорания в виде газовых струй, которые натекают на внутреннюю стенку камеры. В результате взаимодействия газовых струй с внутренней стенкой камеры, реализуются от торца смесительной головки на стенке камеры напротив периферийных форсунок зоны с повышенным соотношением компонентов топлива, т.е. с повышенной температурой горячих газов в этих зонах. При длительных испытаниях в этих зонах могут появиться трещины, пролизы и даже прогары.The disadvantage of this design is the location of the peripheral row of nozzles near the inner wall of the chamber. The fuel components, flowing out of the peripheral nozzles, turn into combustion products in the form of gas jets that leak onto the inner wall of the chamber. As a result of the interaction of gas jets with the inner wall of the chamber, they are realized from the end of the mixing head on the wall of the chamber opposite to the peripheral nozzles of the zone with an increased ratio of fuel components, i.e. with increased temperature of hot gases in these areas. During prolonged testing, cracks, proliferations and even burnouts may appear in these areas.
Известна конструкция смесительной головки, изложенная в заявке №99124002/06 от 15.11.1999 г., патент RU 2170841 C1, принимается за прототип, содержащая корпус с днищем и установленные в них втулки, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода жидкого и газообразного компонента.The known design of the mixing head described in application No. 99124002/06 of November 15, 1999, patent RU 2170841 C1, is taken as a prototype comprising a housing with a bottom and bushings installed in them, the gaps between which form the annular channels for supplying a liquid and gaseous component.
Данная конструкция позволяет обеспечить высокую экономичность, повысить надежность работы внутренней стенки камеры за счет расположения у стенки вместо периферийных форсунок равномерного кольцевого канала с компонентами топлива окислителя и горючего. Однако конструкция этой головки не позволяет реализовать эффективные мероприятия по борьбе с высокочастотными колебаниями с выдвижением ряда форсунок в виде креста в камеру или установки у огневого днища антипульсационных перегородок, разделяющих полость у огневого днища на изолированные сектора.This design allows you to provide high efficiency, increase the reliability of the inner wall of the chamber due to the location at the wall instead of the peripheral nozzles of a uniform annular channel with the components of the oxidizer and fuel. However, the design of this head does not allow the implementation of effective measures to combat high-frequency vibrations with the extension of a number of nozzles in the form of a cross in the chamber or installation of anti-pulsation partitions at the fire bottom dividing the cavity at the fire bottom into isolated sectors.
Длина этих перегородок должна составлять ~ 0,1 от диаметра цилиндрической части камеры. Отсутствие специальных мер по борьбе с высокочастотными колебаниями, как правило, приводит к выгоранию смесительной головки, т.е. к аварийной работе двигателя.The length of these partitions should be ~ 0.1 of the diameter of the cylindrical part of the chamber. The absence of special measures to combat high-frequency vibrations, as a rule, leads to burnout of the mixing head, i.e. to emergency engine operation.
Предлагаемое изобретение решает техническую задачу по реализации высоких энергетических характеристик жидкостных ракетных двигателей и обеспечивает надежную работу, устраняя возможность появления высокочастотных колебаний давления в камере, в целом устраняет указанные недостатки прототипа. Поставленная техническая задача решается тем, что в щелевой смесительной головке камеры жидкостного ракетного двигателя, содержащей наружное днище, корпус с установленными в нем кольцами с трактом охлаждения и отверстиями для подачи жидкого компонента, зазоры между которыми образуют кольцевые каналы подвода газообразного компонента, пусковую форсунку горючего, согласно изложению, кольца с каналами охлаждения смещены друг относительно друга в сторону камеры на расстояние от 0,4 части до ширины кольцевого газового канала, образуя общую величину смещения примерно 0,1÷0,3 величины диаметра цилиндрической части камеры.The present invention solves the technical problem of realizing the high energy characteristics of liquid rocket engines and ensures reliable operation, eliminating the possibility of high-frequency pressure fluctuations in the chamber, generally eliminating these disadvantages of the prototype. The stated technical problem is solved in that in the slotted mixing head of the chamber of a liquid propellant rocket engine containing an outer bottom, a housing with rings installed therein with a cooling path and holes for supplying a liquid component, gaps between which form annular channels for supplying a gaseous component, a fuel starting nozzle, according to the statement, the rings with cooling channels are displaced relative to each other towards the chamber at a distance from 0.4 parts to the width of the annular gas channel, forming a common the displacement is approximately 0.1 ÷ 0.3 of the diameter of the cylindrical part of the chamber.
Такое выполнение щелевой смесительной головки камеры позволяет реализовать следующие процессы:This embodiment of the slotted mixing head of the camera allows you to implement the following processes:
1. Смешение, испарение и сгорание компонентов топлива происходит не в плоском объеме у смесительной головке, а в растянутом объеме в виде конуса на величину примерно 0,1 диаметра цилиндрической части камеры;1. Mixing, evaporation and combustion of the fuel components does not occur in a flat volume at the mixing head, but in a stretched volume in the form of a cone by a value of about 0.1 of the diameter of the cylindrical part of the chamber;
2. Сгорание компонентов топлива в переменном по длине объеме устраняет возможность появление высокочастотных колебаний.2. Combustion of fuel components in a volume that is variable in length eliminates the possibility of high-frequency vibrations.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой, показанной на фиг. 1.The essence of the invention is illustrated by the circuit shown in FIG. one.
На фиг. 1 показана конструкция щелевой смесительной головки, где:In FIG. 1 shows the design of a slotted mixing head, where:
1. Коллектор подвода жидкого компонента топлива;1. A collector for supplying a liquid component of fuel;
2. Полость подвода газообразного компонента топлива;2. The supply cavity of the gaseous component of the fuel;
3. Наружное днище;3. The outer bottom;
4. Втулка;4. The sleeve;
5. Трак охлаждения;5. Track cooling;
6. Кольцо;6. Ring;
7. Отверстие;7. The hole;
8. Кольцевая газовая полость;8. The annular gas cavity;
9. Дозирующие отверстия газового компонента топлива;9. Dosing holes of the gas component of the fuel;
10. Пусковая форсунка.10. Starting nozzle.
Щелевая смесительная головка работает следующим образом.Slit mixing head works as follows.
В соответствии с циклограммой работы двигателя жидкий компонент топлива поступает в коллектор 1, газообразный компонент во внутреннюю полость 2 наружного днища 3.In accordance with the engine operation diagram, the liquid component of the fuel enters the
Из коллектора 1 по втулкам 4 жидкий компонент распределяется в тракты охлаждения 5 колец 6, а затем через отверстия 7 попадает в кольцевую газовую полость 8.From the
Газообразный компонент из полости 2 через дозированные отверстия 9 поступает в кольцевые газовые полости 8.The gaseous component from the
По соответствующей команде пусковое горючее поступает в пусковую форсунку 10 и происходит воспламенение компонентов топлива.According to the appropriate command, the starting fuel enters the starting
Смещение колец с трактом охлаждения на расстояние 0,4 до ширины газовой полости (в зависимости о величины газовой полости) обеспечивает надежную защиту торцов колец обратным токам газов и растягивает фронт горения компонентов топлива. В целом за счет смещения колец относительно друг друга фронт пламени растягивается на величины ~ 0,1 диаметра цилиндрической части камеры.The displacement of the rings with the cooling path to a distance of 0.4 to the width of the gas cavity (depending on the size of the gas cavity) provides reliable protection of the ends of the rings to the reverse currents of gases and stretches the combustion front of the fuel components. In general, due to the displacement of the rings relative to each other, the flame front is stretched by values of ~ 0.1 of the diameter of the cylindrical part of the chamber.
Таким образом, использование щелевой смесительной головки, в которой кольца с каналами охлаждения смещены друг относительно друга в сторону камеры на расстояние от 0,4 части до ширины кольцевого газового канала, образуя общую величину смещения примерно 0,1 величины диаметра камеры цилиндрической части камеры, обеспечивает устойчивый процесс сгорания компонентов топлива, повышает надежность и позволяет реализовать предельно высокие требования по экономичности двигателя.Thus, the use of a slit mixing head in which the rings with cooling channels are displaced relative to each other towards the chamber by a distance from 0.4 parts to the width of the annular gas channel, forming a total displacement of about 0.1 of the diameter of the chamber of the cylindrical part of the chamber, provides a stable process of combustion of fuel components increases reliability and allows you to realize extremely high requirements for engine efficiency.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103416A RU2700801C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019103416A RU2700801C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700801C1 true RU2700801C1 (en) | 2019-09-23 |
Family
ID=68063152
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019103416A RU2700801C1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700801C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2170841C1 (en) * | 1999-11-15 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева | Liquid-propellant rocket engine combustion chamber mixing head |
RU2205973C2 (en) * | 2000-06-30 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" | Injector assembly of liquid-propellant rocket engine and chamber with such injector assembly |
RU2345237C1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber |
RU2606062C2 (en) * | 2011-08-29 | 2017-01-10 | Роберт Бош Гмбх | Method and device for testing correct function of serial data transmission |
WO2017077873A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | 三菱重工業株式会社 | Injection device, combustor, and rocket engine |
-
2019
- 2019-02-07 RU RU2019103416A patent/RU2700801C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
RU2170841C1 (en) * | 1999-11-15 | 2001-07-20 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева | Liquid-propellant rocket engine combustion chamber mixing head |
RU2205973C2 (en) * | 2000-06-30 | 2003-06-10 | Открытое акционерное общество "НПО Энергомаш им. акад. В.П. Глушко" | Injector assembly of liquid-propellant rocket engine and chamber with such injector assembly |
RU2345237C1 (en) * | 2007-11-15 | 2009-01-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Mixing head of liquid propellant rocket engine chamber |
RU2606062C2 (en) * | 2011-08-29 | 2017-01-10 | Роберт Бош Гмбх | Method and device for testing correct function of serial data transmission |
WO2017077873A1 (en) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | 三菱重工業株式会社 | Injection device, combustor, and rocket engine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2646950C2 (en) | Turbomachine combustion system comprising improved fuel supply circuit | |
US2679137A (en) | Apparatus for burning fuel in a fast moving gas stream | |
US2417445A (en) | Combustion chamber | |
EP2813684B1 (en) | Continuous ignition | |
US10955140B2 (en) | Combustor for gas turbine engine | |
US4463568A (en) | Fuel injector for gas turbine engines | |
US9127843B2 (en) | Combustor for gas turbine engine | |
GB1522826A (en) | Gas turbine engine afterburner flameholders | |
US2704440A (en) | Gas turbine plant | |
JP2014238253A (en) | Fuel injector having ignitor for igniting combustor of gas turbine | |
US11415058B2 (en) | Torch ignitors with tangential injection | |
US3675419A (en) | Combustion chamber having swirling flow | |
US2929211A (en) | Afterburner igniter | |
US3057159A (en) | Rocket ignitor | |
RU2700801C1 (en) | Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber | |
US3074469A (en) | Sudden expansion burner having step fuel injection | |
US4122670A (en) | Parallel stage fuel combustion system | |
RU2725397C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head | |
US9316154B2 (en) | Gas turbine fuel injector with metering cavity | |
US11486336B2 (en) | Propulsion device for liquid propellant rocket engine | |
RU2765592C1 (en) | Nozzle with nozzle elements arranged in circumferential rows that alternate between counterclockwise twisting and clockwise twisting | |
RU2755240C2 (en) | Burner for combustion chamber of gas turbine power plant, combustion chamber of gas turbine power plant containing such burner, and gas turbine power plant containing such combustion chamber | |
RU2624682C1 (en) | Annular combustion chamber of gas turbine engine and method of working process implementation | |
RU2615883C1 (en) | Thruster with multi-stage combustion chamber at gaseous hydrogen and oxygen | |
GB1397296A (en) | Combustion apparatus especially for gas turbine engines |