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“苍穹”发动机重要组件:针栓式喷注器推力室试验件已完成装配交付

2021/03/23


近日,星河动力液氧/煤油针栓式喷注器推力室试验件完成装配交付,并通过冷态试验考核。这是国内首个50吨级液氧/煤油针栓式喷注器,随后产品将交总装,并于近期开展热试车,考核针栓喷注器的设计方案,获取推力室燃烧性能等参数。

图一:液氧煤油针栓式喷注器推力室

"智神星一号”是星河动力航天自主研制的可重复使用中型液体火箭,其一子级动力系统由七台“苍穹”50吨级的变推力液氧/煤油发动机组成,而针栓式喷注器技术则是这些发动机实现深度变推力的技术关键。

典型的液体火箭发动机喷注器由分布于推力室头部面板上大量的、独立的喷注单元组成,这些喷注单元通常采用直流撞击式或者同轴离心式。而针栓式喷注器具有独特的几何结构形式和喷注特性。

图二:针栓式喷注器结构

针栓式喷注器将整个喷注器深入到燃烧室中,燃料流经中心针栓的外侧流道(喷注头部与针栓套筒之间的环缝)喷射入燃烧室,形成沿轴向流动的环形液膜,使其到达撞击点处具有相同的周向速度。氧化剂流经针栓套筒,由针栓头部内型面使其转换为均匀的径向流动,与轴向流动的燃料成90度撞击在一起,从而充分混合和雾化。

针栓式喷注器有着极好的燃烧稳定性,可消除对诸如声腔或隔板装置的需要,简化推力室的构造,提高可靠性的同时降低制造成本。

结构简单使针栓式喷注器适用于低成本发动机。一个完整的针栓式喷注器可以少至5个零件,只需要改变两个简单部件,就能容易地调整和优化喷注器的性能。针栓喷注器的大部分零件都工作在良好的环境温度下,使其可以用普通的不锈钢机械加工和焊接,显著降低发动机的研制和鉴定成本。

“苍穹”系列液氧/煤油发动机

星河动力后续将陆续开展"苍穹"液氧/煤油发动机的相关试验,并于年内开展全系统试车,努力打造继SpaceX梅林发动机之后世界第二款、国内首款可重复使用液氧/煤油发动机。

图三:“苍穹”液氧/煤油发动机


 

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