專利名稱：氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器的制作方法
氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器裝置。背景技術(shù)：
目前火箭發(fā)動(dòng)機(jī)常用的點(diǎn)火方式有火藥點(diǎn)火、高能電火花、可自燃推進(jìn)劑點(diǎn)火等。 火藥點(diǎn)火方式技術(shù)成熟，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于多種固體火箭和液體 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中。而在采用補(bǔ)燃循環(huán)的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，火藥點(diǎn)火方式產(chǎn)生的固體顆粒會(huì)對(duì) 發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪泵及燃燒室噴注器產(chǎn)生污染，不是一種理想的點(diǎn)火方式。高能點(diǎn)火方式是采 用電點(diǎn)火花對(duì)燃燒室實(shí)施點(diǎn)火，其主要缺點(diǎn)是需要很大功率的電源，并且在真空條件下高 壓電路系統(tǒng)工作可靠性差，難以克服靜電和射頻的干擾，還會(huì)對(duì)火箭上儀器產(chǎn)生電干擾，造 成發(fā)動(dòng)機(jī)高空點(diǎn)火困難。而可自燃推進(jìn)劑點(diǎn)火方式受液體火箭所采用的推進(jìn)劑限制。氣動(dòng) 諧振點(diǎn)火技術(shù)是基于氣動(dòng)諧振熱效應(yīng)的一種新型點(diǎn)火方式。將一根一端封閉另一端開口的 中空管(稱為諧振管)同軸放置在噴嘴的射流中，通過建立特定的氣動(dòng)諧振條件，使氣動(dòng)諧 振管的內(nèi)外流動(dòng)相耦合，在管口形成自激振蕩界面。依靠諧振管外連續(xù)來流的能量維持，氣 動(dòng)諧振管內(nèi)將產(chǎn)生周期性的高頻激波振蕩，約在諧振管端部30%的管長(zhǎng)區(qū)，通過不可逆的 熵增過程，壓縮氣體的能量不可逆地轉(zhuǎn)化為熱量，產(chǎn)生超過諧振管外來流滯止溫度數(shù)倍的 諧振管端部溫升，這就是氣動(dòng)諧振熱效應(yīng)。利用氣動(dòng)諧振效應(yīng)點(diǎn)火的點(diǎn)火器稱之為氣動(dòng)諧 振點(diǎn)火器。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單、性能可靠、多次重復(fù)使用的點(diǎn)火器，并可根據(jù)試驗(yàn) 需要控制點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間。本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是采用氣動(dòng)諧振技術(shù)對(duì)點(diǎn)火器實(shí)施 點(diǎn)火；采用諧振氣體與推進(jìn)劑氣體分別供應(yīng)方式，通過調(diào)整推進(jìn)劑流量、混合比調(diào)整點(diǎn)火能 量，不影響到諧振性能，同時(shí)諧振時(shí)間可以控制，點(diǎn)火火炬時(shí)間可以控制。氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合 杯5、點(diǎn)火室6、諧振管接嘴7、諧振管調(diào)整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10組成。混合杯5位 于噴嘴和點(diǎn)火室之間，混合杯上有兩排孔，從點(diǎn)火器噴嘴噴入的氫氣氧氣先通過混合杯再 進(jìn)入點(diǎn)火室。諧振管接嘴位于點(diǎn)火器側(cè)面，諧振管接嘴的焊接位置位于混合杯兩排孔之間。 諧振管通過諧振管接嘴伸入點(diǎn)火室，由空氣接嘴和諧振管接嘴之間的螺紋固定，可通過諧 振管調(diào)整墊片調(diào)整伸入點(diǎn)火室的深度并實(shí)現(xiàn)密封。本發(fā)明的氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于(1)采用了 間接點(diǎn)火方式，以常用的空氣作為諧振氣源，成本低，同時(shí)可以根據(jù)諧振管的性能調(diào)整諧振 時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)以推進(jìn)劑直接諧振點(diǎn)火方式存在推進(jìn)劑在燃燒室積存的問題。(2)采用了混 合杯，提高了氫氧摻混效果，有利于諧振管引燃?xì)溲趸旌蠚狻?3)采用了混合杯雙排氣孔方 案，既有利于諧振管接觸到氫氧混氣，又有避免大氣流將諧振管吹涼導(dǎo)致點(diǎn)火失敗。(4)可 以通過調(diào)整氫氣氧氣的供應(yīng)時(shí)間而控制點(diǎn)火器的工作時(shí)間，也可以通過調(diào)整氫氣氧氣的比例調(diào)整點(diǎn)火溫度或者是通過調(diào)整點(diǎn)火器氫氣氧氣總流量調(diào)整能量。(5)該方案適應(yīng)性強(qiáng)，不 僅可以采用氫氣氧氣作為點(diǎn)火氣體，其他氣體推進(jìn)劑組合也可實(shí)現(xiàn)，并且諧振氣體也可以 采用氮?dú)?、氦氣等?br>
圖1是氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步說明本發(fā)明。如圖1所示，氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器結(jié)構(gòu)由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、 密封墊圈4、混合杯5、點(diǎn)火室6、諧振管接嘴7、諧振管調(diào)整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10組 成。氧接嘴2位于噴嘴3中心，是氧氣的通道，兩者通過焊接連接。氫接嘴1焊接在噴 嘴3側(cè)面，氫氣通過氫接嘴1和噴嘴3側(cè)面的孔進(jìn)入噴嘴3。從噴嘴噴出的氣體中心為氧 氣，周圍為氫氣。噴嘴3通過螺紋方式與點(diǎn)火室6連接，兩者之間裝有混合杯5，通過密封墊 圈4實(shí)現(xiàn)與外界的密封，混合杯5上有兩圈孔。點(diǎn)火器室6側(cè)面開孔并焊接諧振管接嘴7， 開孔位置位于混合杯5兩圈孔之間。諧振管接嘴7用于安裝諧振管9和空氣接嘴10，點(diǎn)火 室與外界的密封通過調(diào)整墊片8實(shí)現(xiàn)，調(diào)整墊片8同時(shí)具有調(diào)整諧振管9位置的功能，采用 較薄的調(diào)整墊片時(shí)，諧振管可以較長(zhǎng)的伸入點(diǎn)火室，采用較厚的調(diào)整墊片時(shí)，諧振管可縮入 點(diǎn)火室壁面內(nèi)。采用氣動(dòng)諧振點(diǎn)火器對(duì)其他裝置如火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)，先用空氣諧振加熱諧振管 9，使諧振管9發(fā)熱。然后通過氫接嘴1和氧接嘴2往點(diǎn)火器通入氫氣和氧氣，兩種氣體通 過噴嘴3噴入混合杯5進(jìn)行混合，然后通過混合杯上的兩排孔進(jìn)入點(diǎn)火室6內(nèi)?；旌蠚饨?觸到加熱后的諧振管9即被點(diǎn)燃形成點(diǎn)火火炬。采用兩排孔混合杯的創(chuàng)新在于首先，混合杯有利于氫氧的摻混，形成均勻的氫氧混合氣，一旦接觸到高溫的諧振 管即燃燒，形成點(diǎn)火火炬從點(diǎn)火室噴出實(shí)施點(diǎn)火。在沒有混合杯的情況下周圍主要集中了 氫氣，而不是摻混均勻的混合氣，諧振管難以引燃點(diǎn)火室內(nèi)氣體。如果將諧振管進(jìn)一步伸入 點(diǎn)火室則容易造成諧振管燒壞。其次，諧振管位于混合杯兩圈排氣孔之間，混合杯上圈排氣孔為小孔，通過很小部 分的氣體，下圈排氣孔為大孔，通過大部分氣體，諧振管在大排氣孔之上避免高速氣流將諧 整管吹冷導(dǎo)致點(diǎn)火失敗，而小排氣孔通過的氣流可接觸到諧振管，降低點(diǎn)火的難度。由于點(diǎn)火氣體單獨(dú)供應(yīng)，可以通過調(diào)整氫氣和氧氣的分配比例和流量來調(diào)整點(diǎn)火 溫度和能量。增大兩者流量或者提高氫氧質(zhì)量混合比都可以使點(diǎn)火能量增加。由于采用了 間接點(diǎn)火方式，只要是兩種可以燃燒的氣體通入點(diǎn)火室內(nèi)，都可以被點(diǎn)燃，因此該點(diǎn)火器具 有很強(qiáng)的適應(yīng)性。
權(quán)利要求
氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器，包括氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合杯5、點(diǎn)火室6、諧振管接嘴7、諧振管調(diào)整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10，其特征在于氧接嘴2位于噴嘴3中心，兩者通過焊接連接；噴嘴3側(cè)面開孔，氫接嘴1焊接在噴嘴3側(cè)面開孔處；噴嘴3通過螺紋方式與點(diǎn)火室6連接，兩者之間裝有混合杯5，通過密封墊圈4實(shí)現(xiàn)與外界的密封；點(diǎn)火室6側(cè)面開孔并焊接諧振管接嘴7；諧振管接嘴7用于安裝諧振管9和空氣接嘴10，點(diǎn)火室與外界的密封通過調(diào)整墊片8實(shí)現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器，其特征在于所述混合 杯上有兩圈孔，一圈為大直徑的孔，位于混合杯底部，一圈為小直徑孔，位于混合杯開口端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器，其特征在于點(diǎn)火室6側(cè) 面開孔位置位于混合杯5兩圈孔之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器，其特征在于諧振管9與 點(diǎn)火室6之間存在諧振管調(diào)整墊片8。
全文摘要
氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器屬于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域。氣氫/氣氧氣動(dòng)諧振熱表面點(diǎn)火器由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合杯5、點(diǎn)火室6、諧振管接嘴7、諧振管調(diào)整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10組成?；旌媳挥趪娮旌忘c(diǎn)火室之間，混合杯上有兩排孔，從點(diǎn)火器噴嘴噴入的氫氣氧氣先通過混合杯再進(jìn)入點(diǎn)火室，利于摻混燃燒。諧振管接嘴位于點(diǎn)火器側(cè)面，諧振管接嘴的焊接位置位于混合杯兩排孔之間，利于點(diǎn)火。諧振管通過諧振管接嘴伸入點(diǎn)火室，由空氣接嘴和諧振管接嘴之間的螺紋同定，可通過諧振管調(diào)整墊片調(diào)整伸入點(diǎn)火室的深度并實(shí)現(xiàn)密封。
文檔編號(hào)F02K9/95GK101852147SQ20091008127
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月1日
發(fā)明者俞南嘉, 張國(guó)舟, 李茂 , 蔡國(guó)飆, 馬彬 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)