RU2725397C1 - Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head - Google Patents
Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725397C1 RU2725397C1 RU2019127217A RU2019127217A RU2725397C1 RU 2725397 C1 RU2725397 C1 RU 2725397C1 RU 2019127217 A RU2019127217 A RU 2019127217A RU 2019127217 A RU2019127217 A RU 2019127217A RU 2725397 C1 RU2725397 C1 RU 2725397C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- chamber
- mixing head
- holes
- 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 принятию 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 designs of mixing heads, which use various measures that allow for the stability of the working process by dividing the cavity located at the firing plate 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/ от 15.11.2004 г., патент RU 23445287 С1, в которой для устранения высокочастотных колебаний используются антипульсационные перегородки, расположенные на огневом днище головки.The known design of the mixing head described in application No. 2007142008 / dated 15.11.2004, patent RU 23445287 C1, in which anti-pulsation partitions located on the firing 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 продуты 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 С1, 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 11/15/1999, 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 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 into 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 не менее 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 at least 0.1 of the diameter of the cylindrical part of the chamber. The absence of special measures to combat high-frequency oscillations, 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.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.
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, торцевая часть колец с трактами охлаждения и отверстиями для подачи жидкого компонента выполнена в виде волновой поверхности (например, синусоиды) с величиной амплитуды ~ 0,1÷0,3 диаметра цилиндрической части камеры.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 presentation, the end part of the rings with cooling paths and holes for supplying the liquid component is made in the form of a wave surface (for example, a sinusoid) with an amplitude of ~ 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 головки, а в увеличенном объеме в виде цилиндра на величину примерно 0,1÷0,3 диаметра цилиндрической части камеры;1. Mixing, evaporation and combustion of fuel components does not occur in a flat volume at the mixing head, but in an increased volume in the form of a cylinder by a value of about 0.1 ÷ 0.3 of the diameter of the cylindrical part of the chamber;
2. Сгорание компонентов в переменном по длине объеме устраняет возможность появления высокочастотных колебаний.2. The combustion of components in a volume that is variable in length eliminates the possibility of high-frequency oscillations.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемой, показанной на фиг. 1. и фиг. 2.The essence of the invention is illustrated by the circuit shown in FIG. 1. and FIG. 2.
На фиг. 1 показаны конструкция щелевой смесительной головки, где:In FIG. 1 shows the construction 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. Тракт охлаждения;5. The cooling circuit;
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.
На фиг. 2 показан вид на кольцо 6 с боку, где 11 - торцевая волновая поверхность кольца с амплитудой А.In FIG. 2 shows a view of the
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 sequence diagram, the liquid fuel component enters the manifold 1, the gaseous component into the
Из коллектора 1 по втулкам 4 жидкий компонент распределяется в тракты охлаждения 5 колец 6, а затем через отверстия 7 попадает в кольцевую полость 8.From the collector 1 through the bushings 4, the liquid component is distributed into the
Газообразный компонент из полости 2 через дозирующие 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
Выполнение колец с торцевой волнообразной поверхностью растягивает по длине камеры фронт горения компонентов топлива, что сказывается на стабилизации горения и повышении надежности работы камеры ЖРД.The execution of rings with an end wave-like surface stretches the combustion front of the fuel components along the length of the chamber, which affects the stabilization of combustion and increased reliability of the LRE chamber.
Таким образом, использование щелевой смесительной головки, в которой кольца с каналами охлаждения и отверстиями для подачи жидкого компонента выполнены с торцевой поверхностью в виде волновой поверхности с величиной амплитуды ~ 0,1÷0,3 диаметра 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 slotted mixing head in which rings with cooling channels and holes for supplying a liquid component are made with an end surface in the form of a wave surface with an amplitude of ~ 0.1 ÷ 0.3 of the diameter 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 |
---|---|---|---|
RU2019127217A RU2725397C1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019127217A RU2725397C1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725397C1 true RU2725397C1 (en) | 2020-07-02 |
Family
ID=71509940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019127217A RU2725397C1 (en) | 2019-08-28 | 2019-08-28 | Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725397C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4707982A (en) * | 1981-06-26 | 1987-11-24 | Rockwell International Corporation | Thermal regenerative injector |
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 |
US7293402B2 (en) * | 2003-11-05 | 2007-11-13 | Eads Space Transportation Gmbh | Injection head for a liquid-propelled rocket engine |
RU2606202C2 (en) * | 2014-11-12 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Mixing head of liquid-propellant engine chamber |
RU2658160C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-06-19 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Lpe combustion chamber mixing head |
-
2019
- 2019-08-28 RU RU2019127217A patent/RU2725397C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4707982A (en) * | 1981-06-26 | 1987-11-24 | Rockwell International Corporation | Thermal regenerative injector |
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 |
US7293402B2 (en) * | 2003-11-05 | 2007-11-13 | Eads Space Transportation Gmbh | Injection head for a liquid-propelled rocket engine |
RU2606202C2 (en) * | 2014-11-12 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" | Mixing head of liquid-propellant engine chamber |
RU2658160C1 (en) * | 2017-04-13 | 2018-06-19 | Акционерное общество "Конструкторское бюро химавтоматики" | Lpe combustion chamber mixing head |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2417445A (en) | Combustion chamber | |
RU2646950C2 (en) | Turbomachine combustion system comprising improved fuel supply circuit | |
US2679137A (en) | Apparatus for burning fuel in a fast moving gas stream | |
US3748852A (en) | Self-stabilizing pressure compensated injector | |
EP3203050A1 (en) | Lean-burn pre-combustion chamber | |
US20150167544A1 (en) | Tuned cavity rotating detonation combustion system | |
CN105716116B (en) | Axial staged mixer for injecting dilution air | |
US3675419A (en) | Combustion chamber having swirling flow | |
US2565308A (en) | Combustion chamber with conical air diffuser | |
US10557439B2 (en) | Injection device, combustor, and rocket engine with restrictors shaped to amplify predetermined pressure oscillation | |
RU2698562C1 (en) | Combustion chamber and rocket engine | |
US4121419A (en) | Start flame igniter of the combustion chamber of a gas-turbine engine | |
RU2725397C1 (en) | Liquid-propellant rocket engine chamber slit-type mixing head | |
US3057159A (en) | Rocket ignitor | |
US2715813A (en) | Fuel injector and flame holder | |
RU2700801C1 (en) | Slit mixing head of liquid-propellant rocket engine chamber | |
US4122670A (en) | Parallel stage fuel combustion system | |
RU2587510C1 (en) | Gas generator | |
US11486336B2 (en) | Propulsion device for liquid propellant rocket engine | |
RU2581308C2 (en) | Chamber of liquid rocket engine | |
RU2791357C1 (en) | Mixing head of lre combustion chamber | |
EP3026249A1 (en) | Gas generator | |
RU2623610C1 (en) | Hydrogen-oxygen low thrust engine | |
RU2787433C1 (en) | Mixing head of lre combustion chamber | |
RU2760602C1 (en) | Lpe combustion chamber mixing head |