RU2744223C1 - Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas - Google Patents
Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2744223C1 RU2744223C1 RU2020128194A RU2020128194A RU2744223C1 RU 2744223 C1 RU2744223 C1 RU 2744223C1 RU 2020128194 A RU2020128194 A RU 2020128194A RU 2020128194 A RU2020128194 A RU 2020128194A RU 2744223 C1 RU2744223 C1 RU 2744223C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pin
- nozzle
- generator gas
- liquid
- afterburning
- 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)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области ракетной техники и может быть использовано при создании регулируемых ракетных двигателей.The invention relates to the field of rocketry and can be used to create adjustable rocket engines.
В настоящее время большинство ракетных двигателей для обеспечения высокой экономичности работают по схеме с дожиганием генераторного газа, когда один из компонентов топлива поступает в головку камеры в газообразном виде, а другой - в жидком.At present, most rocket engines operate according to the scheme with generator gas afterburning, in order to ensure high efficiency, when one of the propellant components enters the chamber head in gaseous form, and the other in liquid form.
Одной из основных проблем при создании ЖРД с изменяемой тягой является получение высокого значения удельного импульса на различных режимах работы двигателя. Регулирование тяги в таких двигателях производится изменением расхода компонентов топлива через форсунки смесительной головки. Уменьшение расхода жидкого компонента топлива приводит к квадратичному изменению перепада давления на форсунках, а газообразного - к линейному. При режиме меньше номинального, изменение перепада давления на форсунках приводит к ухудшению условий смесеобразования, уменьшению полноты сгорания топлива и, соответственно, потерям удельного импульса тяги. Кроме этого, на малых режимах работы двигателя, из-за низкого значения перепада давления на форсунках, возникает неустойчивое горение в камере сгорания, что приводит к ее разрушению.One of the main problems in the creation of a variable thrust rocket engine is to obtain a high specific impulse value at various engine operating modes. Traction control in such engines is carried out by changing the consumption of fuel components through the nozzles of the mixing head. A decrease in the consumption of the liquid component of the fuel leads to a quadratic change in the pressure drop across the nozzles, and the gaseous one to a linear one. When the mode is less than the nominal, a change in the pressure drop across the injectors leads to a deterioration in the conditions of mixture formation, a decrease in the completeness of fuel combustion and, accordingly, the loss of specific thrust impulse. In addition, at low engine operating conditions, due to the low pressure drop across the injectors, unstable combustion occurs in the combustion chamber, which leads to its destruction.
Известно много конструкций штифтовых форсунок (например, патент США №US 7.703.274 В2 от 27.04.2010 г. ), наконечник штифтовой форсунки с активным охлаждением (патент США №US 7.503.511 В2 от 27.04.2009 г.), коаксиальная смесительная головка ЖРД (патент США №15.3.699.722 от 24.10.1972 г.), которые позволяют реализовать дросселирование с высокой экономичностью.Many designs of pin nozzles are known (for example, US patent No. US 7.703.274 B2 dated 04/27/2010), the tip of a pin nozzle with active cooling (US patent No. US 7.503.511 B2 dated 04/27/2009), coaxial mixing head LRE (US patent No. 15.3.699.722 dated 10.24.1972), which allow you to implement throttling with high efficiency.
Кроме того, для обеспечения глубокого регулирования по тяге, кроме специальных мероприятий регулирования по жидкой линии, необходимо выполнение специальных мероприятий по газообразной линии.In addition, in order to ensure deep thrust control, in addition to special control measures for the liquid line, it is necessary to perform special measures for the gaseous line.
Но основной недостаток всех этих конструкций - большая сложность, а главное, невозможность их реализации в смесительных головках двигателей ЖРД больших тяг, в головках которых выполняется от 200 до 500 смесительных элементов.But the main drawback of all these designs is their great complexity, and most importantly, the impossibility of their implementation in the mixing heads of large thrust rocket engine engines, in the heads of which there are from 200 to 500 mixing elements.
Известна конструкция устройства для изменения тяги ЖРД, изложенная в патенте США [19], [11], Спенсер [45] (принятая за прототип), в которой осуществляется глубокое регулирование по жидкой и газообразной линиям за счет кинематического взаимодействия двух подвижных втулок и штифта.The known design of a device for changing the thrust of a liquid-propellant engine, set forth in the US patent [19], [11], Spencer [45] (taken as a prototype), in which deep regulation is carried out along the liquid and gaseous lines due to the kinematic interaction of two movable bushings and a pin.
Данная конструкция устройства для изменения тяги имеет существенные недостатки:This design of the device for changing the thrust has significant disadvantages:
- кинематическое взаимодействие подвижных втулок и штифта между собой осуществляется за счет специального привода и зубчатой передачи, что существенно усложняет конструкцию и увеличивает габариты;- the kinematic interaction of the movable bushings and the pin with each other is carried out due to a special drive and gear, which significantly complicates the design and increases the dimensions;
- данное устройство для изменения тяги может быть использовано в камере сгорания в единичном экземпляре, что для двигателя большой тяги приводит к существенному снижению экономичности.- this device for changing the thrust can be used in a single copy in the combustion chamber, which for a high-thrust engine leads to a significant decrease in efficiency.
Поставленная задача достигается тем, что смесительная головка камеры ЖРД, работающего по схеме с дожиганием генераторного газа, содержащая патрубки подвода генераторного газа и жидкого компонента, корпус и огневое днище с закрепленными между ними двухкомпонентными форсунками, согласно изложению:The task is achieved by the fact that the mixing head of the LPRE chamber, operating according to the scheme with the afterburning of the generator gas, containing the nozzles for supplying the generator gas and the liquid component, the body and the fire bottom with two-component nozzles fixed between them, according to the statement:
- полость генераторного газа форсунки выполнена в виде сопла Лаваля с кольцевой с ребрами входной частью, внутри которой установлен подпружиненный профилированный штырь с торцем, наружная поверхность которого взаимодействует с внутренней поверхностью кольцевой с ребрами входной частью, в торце штыря выполнены отверстия, со стороны входа форсунки в кольцевую с ребрами входную часть установлена герметично задняя стенка, а в центральной части штыря выполнено отверстие;- the cavity of the generator gas of the nozzle is made in the form of a Laval nozzle with an annular inlet part with ribs, inside of which a spring-loaded profiled pin with an end is installed, the outer surface of which interacts with the inner surface of the inlet part, annular with ribs, holes are made in the end of the pin, from the inlet side of the nozzle into an annular with ribs inlet part is hermetically installed back wall, and a hole is made in the central part of the pin;
- на наружной поверхности торца штыря выполнены лабиринтные канавки;- labyrinth grooves are made on the outer surface of the end of the pin;
- наружная поверхность торца штыря покрыта серебром.- the outer surface of the end of the pin is coated with silver.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется схемами, изложенными на фиг. 1, 2, 3.The essence of the invention is illustrated by the diagrams shown in FIG. 1, 2, 3.
На фиг. 1 показано положение элементов смесительной головки в исходном положении, где двухкомпонентная форсунка 1 соединена пайкой с корпусом головки 2 и огневым днищем 3. Профилированный штырь 4 поджат пружиной 5 в упор 6 форсунки 1.FIG. 1 shows the position of the elements of the mixing head in the initial position, where the two-component nozzle 1 is soldered to the
7 - минимальное сечение сопла Лаваля;7 - the minimum section of the Laval nozzle;
8 - полость генераторного газа;8 - generator gas cavity;
9 - входная часть сопла Лаваля;9 - inlet part of the Laval nozzle;
10 - отверстия в торце 14 профилированного штыря 4;10 - holes in the
11 - полость штыря 4;11 - cavity of
12 - отверстие в профилированном штыре 4;12 - hole in the profiled
13 - выходная часть форсунки 1;13 - the outlet part of the nozzle 1;
14 - торец профилированного штыря 4;14 - the end face of the profiled
16 - задняя стенка.16 - back wall.
На фиг. 2 показаны:FIG. 2 shows:
9 - входная часть сопла Лаваля;9 - inlet part of the Laval nozzle;
15 - ребра во входной части;15 - ribs in the entrance part;
16 - задняя стенка.16 - back wall.
На фиг. 3 показано положение элементов смесительной головки на номинальном режиме работы, где:FIG. 3 shows the position of the elements of the mixing head at the nominal operating mode, where:
4 - профилированный штырь;4 - profiled pin;
5 - пружина;5 - spring;
7 - минимальное сечение сопла Лаваля;7 - the minimum section of the Laval nozzle;
8 - полость генераторного газа;8 - generator gas cavity;
9 - входная часть сопла Лаваля.9 - inlet part of the Laval nozzle.
Смесительная головка работает следующим образом. В исходном положении профилированный штырь 4 поджат пружиной 5 в упор 6 форсунки 1, при этом он максимально перекрывает минимальное сечение 7 сопла Лаваля.The mixing head works as follows. In the initial position, the profiled
При выходе двигателя на номинальный (основной) режим, в полости генераторного газа 8 и во входной части сопла Лаваля 9 в форсунке происходит повышение давления. В результате повышения давления появляется усилие на профилированный штырь, которое заставляет штырь постепенно перемещаться, сжимая пружину 5 и увеличивая площадь минимального сечения 7 сопла Лаваля. При перемещении штыря генераторный газ из входной части 9 сопла Лаваля через отверстия 10, полость 11 профилированного штыря 4 и отверстие 12 поступает в выходную часть 13 форсунки 1, обеспечивая плавное его перемещение.When the engine reaches the nominal (main) mode, in the cavity of the
На номинальном установившемся режиме штырь 4 под действием усилия установившегося давления находится в крайнем положении, при этом площадь минимального сечения 7 сопла Лаваля максимально открыта.At the nominal steady-state mode, the
Такое положение профилированного штыря 4 сохраняется в течение всего времени работы двигателя на номинальном режиме.This position of the profiled
При переходе двигателя на режим дросселирования (за счет уменьшения расхода топлива) давление в полости генераторного газа 8 и на входе 9 форсунки 1 в сопле Лаваля уменьшается, и, под действием усилия пружины 5 на торец 6 профилированного штыря 4, он перемещается, перекрывая своей профилированной частью площадь минимального сечения 7 сопла Лаваля.When the engine switches to throttling mode (due to a decrease in fuel consumption), the pressure in the cavity of the
При выключении двигателя давление в полости генераторного газа 8 падает, и штырь под действием усилия пружины возвращается в исходное положение в упор до уступа 6 форсунки 1, перекрывая максимально своей профилированной частью площадь минимального сечения 7 сопла Лаваля.When the engine is turned off, the pressure in the cavity of the
Предложенная конструкция смесительной головки позволяет получить глубокое дросселирование по генераторному газу, сохраняя повышенный перепад на форсунке и обеспечивая полноту сгорания компонентов топлива.The proposed design of the mixing head makes it possible to obtain deep throttling in the generator gas, while maintaining an increased differential across the nozzle and ensuring the completeness of combustion of the fuel components.
Использование предложенного технического решения позволяет повысить удельный импульс тяги на режимах дросселирования и обеспечить устойчивую работу смесительной головки, повышая тем самым надежность работы двигателя.The use of the proposed technical solution makes it possible to increase the specific thrust impulse in throttling modes and to ensure the stable operation of the mixing head, thereby increasing the reliability of the engine operation.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128194A RU2744223C1 (en) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020128194A RU2744223C1 (en) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2744223C1 true RU2744223C1 (en) | 2021-03-03 |
Family
ID=74857727
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020128194A RU2744223C1 (en) | 2020-08-24 | 2020-08-24 | Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2744223C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1154098A (en) * | 1966-07-20 | 1969-06-04 | American Air Filter Co | Multi-Fuel Burner Nozzle. |
FR2636376A1 (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-16 | Europ Propulsion | DEVICE FOR SAMPLING HOT GASES IN A COMBUSTION CHAMBER AND INJECTION HEAD EQUIPPED WITH A SAMPLING DEVICE |
RU2124647C1 (en) * | 1993-05-11 | 1999-01-10 | Сосьете Оропеен де Пропюльсьон | Nozzle and injection member |
RU2127820C1 (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-20 | Конструкторское бюро химавтоматики | Liquid propellant rocket engine combustion chamber mixing head |
RU2485337C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-06-20 | Черниченко Владимир Викторович | Liquid-propellant rocket engine mixing chamber |
-
2020
- 2020-08-24 RU RU2020128194A patent/RU2744223C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1154098A (en) * | 1966-07-20 | 1969-06-04 | American Air Filter Co | Multi-Fuel Burner Nozzle. |
FR2636376A1 (en) * | 1988-09-14 | 1990-03-16 | Europ Propulsion | DEVICE FOR SAMPLING HOT GASES IN A COMBUSTION CHAMBER AND INJECTION HEAD EQUIPPED WITH A SAMPLING DEVICE |
RU2124647C1 (en) * | 1993-05-11 | 1999-01-10 | Сосьете Оропеен де Пропюльсьон | Nozzle and injection member |
RU2127820C1 (en) * | 1997-08-13 | 1999-03-20 | Конструкторское бюро химавтоматики | Liquid propellant rocket engine combustion chamber mixing head |
RU2485337C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-06-20 | Черниченко Владимир Викторович | Liquid-propellant rocket engine mixing chamber |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0364702B2 (en) | ||
RU2744223C1 (en) | Mixing head of chirp chamber, operating according to scheme with afterburning of generator gas | |
WO2014129920A1 (en) | Device for fuel combustion in a continuous detonation wave | |
US11204001B2 (en) | Liquid combustion concentric injector and ignitor | |
US7137254B1 (en) | Coaxial spray nozzle injector | |
RU2742216C1 (en) | Mixing head of lpe chamber operating according to scheme with afterburning of generator gas | |
KR100654412B1 (en) | Liquid propellant rocket engine | |
RU2793876C1 (en) | Mixing head of the lpe gas generator | |
RU2633976C1 (en) | Solid fuel gas generator | |
RU2684701C1 (en) | Mixing head of lpe combustion chamber | |
US3430863A (en) | Fuel-oxidizer injection | |
RU2679046C1 (en) | Injector head of the lre chamber | |
RU2679073C1 (en) | Injector head of the lre chamber | |
US3495408A (en) | Self-actuating nozzle plug | |
RU2783308C1 (en) | Two-component coaxial jet nozzle | |
RU2459970C2 (en) | Liquid-propellant engine of open configuration | |
RU2483224C1 (en) | Liquid propellant rocket engine | |
RU2450154C1 (en) | Liquid propellant rocket engine | |
US6497091B1 (en) | Hypergolic ignitor assembly | |
RU2497011C1 (en) | Coaxial spray atomiser | |
RU2679049C1 (en) | Jet centrifugal sprayer | |
RU2806937C1 (en) | Mixing head of lre combustion chamber | |
RU2679047C1 (en) | Jet centrifugal sprayer | |
KR102098212B1 (en) | Wide pintle injector | |
RU2810847C1 (en) | Liquid rocket engine chamber |