本发明专利技术公开了一种抑制振荡燃烧的装置和离心式喷注器燃气发生器。本发明专利技术的燃气抑制振荡燃烧的装置可设置在燃气发生器燃烧室末端出口与中间部位位置的一位置处，抑制振荡燃烧的装置可以强化燃烧室内边区“冷”的燃料和中心区高温燃气的掺混。为实现燃气发生器的在极度富燃条件下的稳定燃烧，本发明专利技术燃气发生器内的喷注器和抑制振荡燃烧装置可通过实现燃烧室内的分区燃烧、抑制振荡燃烧的装置强化掺混、减少扰动的组织方式，抑制燃烧室内的纵向高频振荡燃烧。高频振荡燃烧。高频振荡燃烧。
【技术实现步骤摘要】
一种抑制振荡燃烧的装置和离心式喷注器燃气发生器
[0001]本专利技术涉及液体火箭发动机燃烧装置，具体涉及一种抑制振荡燃烧的装置及燃气发生器。
技术介绍
[0002]液体火箭发动机燃气发生器是液体推进剂火箭发动机核心组件，作用是产生一定温度、压力的燃气，驱动涡轮做功后进入推力室补燃或排放。
[0003]受涡轮材料的限制，燃气发生器在偏离化学当量比下组织燃烧，温度一般低于800℃。由于燃气发生器结构尺寸小，极度富燃或富氧燃气发生器燃烧组织相对困难，以常温推进剂四氧化二氮/偏二甲肼推进剂为例，两种推进剂的化学当量混合比3.06，理论燃烧温度大于3000℃，而实际上富燃燃烧的燃气发生器两种推进剂的混合比在0.16～0.4，为极度低混合比条件下工作，表现为燃料极度富余。
[0004]富燃燃气发生器由于平均温度较低，燃料富余多，为了可靠点火，燃气发生器中心区为双组元离心式喷嘴(也称偏离当量混合比离心式喷注器燃气发生器)，为相对较高的混合比以达到相对较高温度；多余的燃料通过多个边区单组元喷嘴喷入，这种组织方式一方面对双组元离心式喷嘴的结构和加工精度要求较高，一方面大量的燃料通过边区单组元喷嘴喷入，掺混较差，大颗粒燃料或燃料液团卷入、脱落成为扰动源。在离心式喷嘴制造偏离、各种扰动等综合条件下，易于发生振荡燃烧，其中通常表现为纵向振荡燃烧类型。纵向振荡燃烧是该类燃气发生器需要解决的难点和关键技术。
[0005]为解决液体火箭发动机振荡燃烧难题，现有技术多采用隔板或声腔等控制措施，这些不仅结构复杂，结构质量重，而且这些措施主要针对于切向或径向振型的振荡燃烧，对纵向振荡燃烧没有明显抑制作用。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术一方面提供了一种抑制振荡燃烧的装置，该装置用于安装于液体火箭发动机偏离当量混合比离心式喷注器燃气发生器的燃烧室内，以抑制燃气发生器的振荡燃烧。
[0007]为此，本专利技术所提供的抑制振荡燃烧的装置包括：抑制振荡燃烧装置主体，所述抑制振荡燃烧装置主体中心的局部区域沿轴向凸起形成空腔体，主体上围绕所述空腔体的其他结构为支撑安装结构，该安装结构的外径与燃烧室内径适配；
[0008]所述空腔体的沿轴向一端敞口，另一端端面中心部位设有中心通孔，同时该另一端面上设有多个外围通孔，所述多个外围通孔围绕所述中心通孔分布，且中心通孔的孔径大于外围通孔的孔径；所述腔体的围绕所述轴向的侧壁上设有多个侧面通孔，且侧面通孔的轴向沿所在侧壁圆周的切线或垂直于空腔体的轴向。
[0009]可选的，所述外围通孔的个数为4
‑
8个。
[0010]优选的，所述中心通孔所在端面上中心通孔所在的局部区域垂直腔体的轴线或燃
烧室的轴线形成垂直面，其余区域为锥面，且垂直面远离空腔体的敞口端。
[0011]可选的，所述安装结构的厚度沿着远离腔体的径向方向为等厚度或逐渐变大。
[0012]本专利技术同时还提供了一种燃气发生器。所提供的燃气发生器包括燃烧室，该燃烧室沿轴向依次设有进口和出口，所述进口处安装有离心式喷注器，所述出口处设有锥形收敛段；其特征在于，燃烧室内中间部位、收敛段入口处、或中间部位与收敛段入口之间任一部位安装有权利要求1所述的抑制振荡燃烧的装置，且中心通孔所在端面朝向喷注器，同时中心通孔与喷注器共轴。
[0013]进一步，所述离心式喷注器的端面设有多个大流量双组元离心式喷嘴、多个小流量双组元离心式喷嘴和多个单组元离心式喷嘴；其中喷注器端面的中心设置多个大流量双组元离心式喷嘴；围绕所有大流量双组元离心式喷嘴设置一圈混合喷嘴，该一圈混合喷嘴为小流量双组元离心式喷嘴和单组元离心式喷嘴间隔分布构成，且所有小流量双组元离心式喷嘴与位于其内圈的大流量双组元离心式喷嘴构成正多角形或等边多角形；围绕所述一圈混合喷嘴设置一圈单组元离心式喷嘴；所述中心通孔的径向尺寸与多个双组元离心式喷嘴分布区域的最大径向尺寸相同。
[0014]可选的，所述大流量双组元离心式喷嘴的个数为1
‑
7个。
[0015]可选的，所述喷注器端面的中心设置一个大流量双组元离心式喷嘴，围绕该中心部位的大流量双组元离心式喷嘴设置一圈大流量双组元离心式喷嘴。
[0016]可选的，所述一圈燃料单组元离心式喷嘴的分布方式为：按一圈均匀分布若干个燃料单组元离心式喷嘴计，每间隔两个或三个喷嘴，去掉一个喷嘴。
[0017]优选的，所述燃烧室内的轴向长度为(1.5～2.3)D，D为燃烧室的内径。
[0018]本专利技术上述方案的燃气发生器从分区燃烧、减少喷嘴前端流量扰动、强化燃气掺混三个方面，对应的具体实施方式为喷嘴排列、喷嘴加工质量和抑制振荡燃烧的装置，其中一种抑制振荡燃烧的装置起到主要抑制振荡燃烧作用。本专利技术的燃气发生器可以在很宽的工作范围稳定燃烧，尤其适用于四氧化二氮/偏二甲肼、四氧化二氮/甲基肼、液氧/煤油、液氧/甲烷等各种液体推进剂组合。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例中抑制振荡燃烧装置的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例中燃气发生器的结构示意图；
[0021]图3为本专利技术实施例中喷注器的结构示意图；
[0022]图4为本专利技术实施例中燃烧发生器的温度云图；
[0023]图5为本专利技术实施例中燃气发生器的压力稳定性仿真图；
[0024]图6为本专利技术实施例中燃气发生器的振荡曲线图(其中横轴为时间，单位是S；纵轴为振幅,单位是g)；
[0025]图7为对比例中燃烧发生器的温度云图；
[0026]图8为对比例的燃气发生器中收敛段入口截面处随机所取三个点fg1、fg2和fg3温度试车曲线；
[0027]图9为对比例中燃气发生器的压力稳定性仿真图；
[0028]图10为对比例中燃气发生器的振荡曲线图(其中横轴为时间，单位是S；纵轴为振
幅,单位是g)。
具体实施方式
[0029]除非有特殊说明，本文中的科学与技术术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。
[0030]本文所述轴向、径向等方向或方位性术语与说明书附图中的相应方向或方位一致，需要说明的是，说明书附图中的具体方向或方位旨在解释本专利技术的清楚，本领域技术人员可在本文所公开内容基础上做同等调换或旋转。
[0031]本专利技术所述双组元离心式喷嘴为氧化剂离心式喷嘴和燃料离心式喷嘴组合构成。所述燃料单组元喷嘴为燃料离心式喷嘴或氧化剂离心式喷嘴。本专利技术所述的大流量双组元离心式喷嘴与小流量双组元离心式喷嘴的燃料流量一致，大流量双组元离心式喷嘴的氧化剂流量与小流量双组元离心式喷嘴的氧化剂流量之比为(1.5～3)：1。
[0032]实施例1：
[0033]为解决现有离心式燃气发生器燃烧室内的径向和纵向振荡燃烧问题，本专利技术公开的用于离心式燃气发生器内的燃气抑制振荡燃烧的装置结构参见图1所示，燃气抑制振荡燃烧的装置1整体呈“T”型，装置主体的中心区域沿轴向凸起形成空腔体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种抑制振荡燃烧的装置，用于安装于液体火箭发动机偏离当量混合比离心式喷注器燃气发生器的燃烧室内，以抑制燃气发生器的振荡燃烧，其特征在于，包括抑制振荡燃烧装置主体；所述抑制振荡燃烧装置主体中心的局部区域沿轴向凸起形成空腔体，主体上围绕所述空腔体的其他结构为支撑安装结构，该安装结构的外径与燃烧室内径适配；所述空腔体的沿轴向一端敞口，另一端端面中心部位设有中心通孔，同时该另一端面上设有多个外围通孔，所述多个外围通孔围绕所述中心通孔分布，且中心通孔的孔径大于外围通孔的孔径；所述腔体的围绕所述轴向的侧壁上设有多个侧面通孔，且侧面通孔的轴向沿所在侧壁圆周的切线或垂直于空腔体的轴向。2.如权利要求1所述的抑制振荡燃烧的装置，其特征在于，所述外围通孔的个数为4
‑
8个。3.如权利要求1所述的抑制振荡燃烧的装置，其特征在于，所述中心通孔所在端面上中心通孔所在的局部区域垂直腔体的轴线或燃烧室的轴线形成垂直面，其余区域为锥面，且垂直面远离空腔体的敞口端。4.如权利要求1所述的抑制振荡燃烧的装置，其特征在于，所述安装结构的厚度沿着远离腔体的径向方向为等厚度或逐渐变大。5.一种燃气发生器，包括燃烧室，该燃烧室沿轴向依次设有进口和出口，所述进口处安装有离心式喷注器，所述出口处设有锥形收敛段；其特征在于，燃烧室内中间部位、收敛段入口处、或中间部位与收敛段入口之间任一部位安装有权利要求1所述的抑制振荡燃烧的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：李龙飞，张晓军，李文龙，王化余，葛树宏，刘晓伟，钟博，金丹，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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