一種燃燒室內襯冷卻結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液體火箭發動機領域，具體涉及一種燃燒室內襯冷卻結構。
【背景技術】
[0002]燃燒室作為液體發動機重要組件之一，承擔著組織推進劑燃燒、產生推力等主要作用，工作過程中燃燒室身部承受推進劑燃燒高溫，對燃燒室設計來說，如何實現身部可靠冷卻是保證發動機可靠工作的重要前提之一。
[0003]目前常用的燃燒室身部冷卻方式有液膜冷卻、輻射冷卻、再生冷卻、燒蝕冷卻等，其中液膜冷卻方式由于簡單易實現，廣泛應用于燃燒室身部冷卻。
[0004]常用的液膜冷卻方式主要是在燃燒室頭部噴注位置布置冷卻孔，給予一定的冷卻劑流量和噴注速度以實現對燃燒室身部的可靠冷卻。這種冷卻方式下，身部邊區冷卻劑會逐漸被中心燃燒區卷吸、消耗，在特殊結構燃燒室中，如室壓較高、燃燒室較長時，身部存在高溫風險，很難實現對喉部的可靠冷卻，冷卻設計難度較大。
【發明內容】
[0005]本發明提出了一種能夠對燃燒室身部以及身部的喉部進行冷卻的一種燃燒室內襯冷卻結構，該燃燒室內襯冷卻結構對冷卻劑利用率高。
[0006]本發明的技術解決方案是:
[0007]—種燃燒室內襯冷卻結構，包括身部，身部包括依次相連的圓柱段、收斂段、喉部和擴張段，圓柱段前端設置冷卻劑入口，其特殊之處在于:
[0008]還包括內襯，內襯套在身部內表面，內襯與身部內表面之間設有冷卻通道；
[0009]所述冷卻劑入口與冷卻通道的上端相連通；冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，冷卻通道的下端用于流出進入到冷卻通道的冷卻劑。
[0010]基于上述技術方案，本發明還做出以下優化和限定
[0011]上述內襯呈圓柱狀；
[0012]所述冷卻劑入口有I個或多個；若為多個，則冷卻劑入口均布在圓柱段前端；
[0013]還包括設置在圓柱段前端的環狀集液腔，所述冷卻劑入口通過環狀集液腔與冷卻通道相連通；
[0014]內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽。
[0015]上述內襯呈圓臺狀，包括小頭和大頭，小％5頭設直在圓柱段肖11立而。
[0016]上述小端頭的外周套有冷卻環，冷卻環的外周套有側板，冷卻劑入口設置在側板上；
[0017]冷卻環上設有外集液腔、徑向通道、內集液腔和小孔；外集液腔設置在側板與冷卻環之間，內集液腔設置在冷卻通道的上方，內集液腔上設有蓋板；
[0018]所述冷卻劑入口、外集液腔、徑向通道、內集液腔、小孔和冷卻通道依次連通。
[0019]內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽。
[0020]上述外集液腔和/或內集液腔為環狀。
[0021]上述冷卻劑入口有I個或多個，若為多個，則冷卻劑入口均布在側板上。
[0022]上述徑向通道有I個或多個，若為多個，則徑向通道均布在冷卻環上。
[0023]設有小孔的冷卻環部分鑲入冷卻通道內。
[0024]上述側板鑲入冷卻環內。
[0025]本發明具有以下技術效果:
[0026]1、本發明的內襯套在身部內表面，內襯與身部內表面之間設有冷卻通道；可以最大程度避免冷卻劑損耗、增強冷卻效果；
[0027]2、本發明冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，可以有效的保護收斂段和喉部高熱負荷區域。
[0028]3、冷卻劑入口與冷卻通道的上端相連通；冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，冷卻通道的下端用于流出進入到冷卻通道的冷卻劑，實現了對下游喉部的可靠冷卻，結構簡單，易實現。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的第一實施例結構示意圖；
[0030]圖2為本發明的第二實施例結構示意圖；
[0031]附圖標記:
[0032]1-側板，2-冷卻環，3-蓋板，4-內集液腔，5-外集液腔，6-小孔，7-內襯，8-身部，9-冷卻通道，10-冷卻劑入口，11-冷卻劑出口，12-圓柱段，13-收斂段，14-喉部，15-擴張段，16-環狀集液腔，17-徑向通道。
【具體實施方式】
[0033]本發明提供了一種燃燒室內襯冷卻結構，包括身部8，如圖1，身部包括依次相連的圓柱段12、收斂段13、喉部14和擴張段15，身部的圓柱段12、收斂段13、喉部14和擴張段15是一體成型的，圓柱段有兩端，一端與收斂段相連，另一端為圓柱段前端，圓柱段前端設置冷卻劑入口，還包括內襯7，內襯7套在身部8內表面，內襯與身部內表面之間設有冷卻通道9 ;冷卻劑入口 10與冷卻通道9的上端相連通；冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，冷卻通道的下端即為冷卻劑出口 11，用于流出進入到冷卻通道的冷卻劑。
[0034]如圖1，內襯可以采用呈圓柱狀內襯，冷卻劑入口有I個或多個，若為多個，則冷卻劑入口均布在圓柱段前端；本發明還包括設置在圓柱段前端的環狀集液腔16，冷卻劑入口通過環狀集液腔與冷卻通道相連通；內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽。因而進一步保證了本發明的冷卻效果。
[0035]另外，內襯可以采用擴展型，其上端較小，具體可以采用呈圓臺狀的內襯，如圖2，當內襯呈圓臺狀時，內襯包括小端頭和大端頭，小端頭設置在圓柱段前端。小端頭的外周套有冷卻環2，冷卻環的外周套有側板1，此時，冷卻劑入口 10設置在側板I上，冷卻劑入口也可以設置I個或多個，若為多個，則冷卻劑入口均布在側板上。
[0036]冷卻環上設有外集液腔5、徑向通道17、內集液腔4和小孔6 ;外集液腔設置在側板與冷卻環之間，內集液腔設置在冷卻通道的上方，內集液腔上設有蓋板；冷卻劑入口、夕卜集液腔、徑向通道、內集液腔、小孔和冷卻通道依次連通。由于小孔孔徑較小，當本發明的中心燃燒區卷吸時，使得冷卻劑以很高的速度進入冷卻通道，因而能夠快速的冷卻本發明身部的圓柱段、收斂段和喉部。
[0037]內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽，因而也進一步保證了本發明的冷卻效果。
[0038]可以將側板鑲入冷卻環內，將外集液腔和/或內集液腔設置為環狀，徑向通道有I個或多個，若為多個，則徑向通道均布在冷卻環上。小孔的冷卻環部分鑲入冷卻通道內，可以使得在裝配時與身部內表面進行定位，方便裝配，若鑲入冷卻通道內的部分越深，冷卻效果越好。
[0039]圖1、圖2為本發明的燃燒室內襯冷卻結構示意圖，下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。
[0040]實施例一
[0041]如圖1所示，內襯7可以通過焊接等方式與身部裝配連接在一起。內襯7上加工冷卻劑入口 10，冷卻劑通過冷卻劑入口 10進入集液腔，再流入內襯7與身部內表面之間形成的冷卻通道9，冷卻通道內的冷卻劑可以保證內襯2的冷卻可靠性，同時，內襯7出口的冷卻劑可以保證身部后段高溫區的冷卻可靠性。為加強冷卻效果，可以在內襯外表面加工直槽、環形槽等結構。圖2中箭頭的方向表示了冷卻劑的流向。
[0042]實施例二
[0043]如圖2所示，燃燒室內襯冷卻結構主要由冷卻環2、側板1、蓋板3與內襯組成，冷卻劑從冷卻劑入口進入由側板與冷卻環形成的外集液腔5，再通過多個周向均布的徑向流道進入由蓋板與冷卻環形成的內集液腔，然后經由多個周向均勻的小孔進入冷卻通道，并順冷卻通道沿軸向向下流動，最后通過冷卻劑出口進入燃燒室，在收斂段和喉部壁面形成冷卻膜保護身部下游高負荷區壁面，即在身部前段以排放冷卻保護內襯和燃燒室壁面，在高溫區以膜冷卻的形式保護內壁，可以達到使冷卻劑周向均勻分布的效果。為加強冷卻效果，可以在內襯外表面加工直槽、環形槽等結構，該結構使得冷卻劑周向分布更加均勻。圖2中箭頭的方向表示了冷卻劑的流向。
[0044]本發明的主要目的是將冷卻劑與中心主燃燒區物理隔離，避免燃氣對冷卻劑的卷吸造成過度消耗，從而達到冷卻劑對喉部及高熱負荷區的可靠冷卻。
[0045]本發明能避免冷卻劑在身部前段低溫區的損耗，有效地把冷卻劑用于高溫區熱防護，提高高溫區熱防護水平。
[0046]本發明的上述描述和附圖代表了本發明的優選方案，本領域技術人員可以根據不同的設計要求和設計參數在不偏離本發明權利要求所界定的范圍內進行各種增補、改進和更換，因此，本發明是廣泛的。
【主權項】
1.一種燃燒室內襯冷卻結構，包括身部，身部包括依次相連的圓柱段、收斂段、喉部和擴張段，圓柱段前端設置冷卻劑入口，其特征在于: 還包括內襯，內襯套在身部內表面，內襯與身部內表面之間設有冷卻通道； 所述冷卻劑入口與冷卻通道的上端相連通；冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，冷卻通道的下端用于流出進入到冷卻通道的冷卻劑。2.根據權利要求1所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于: 所述內襯呈圓柱狀； 所述冷卻劑入口有I個或多個；若為多個，則冷卻劑入口均布在圓柱段前端； 還包括設置在圓柱段前端的環狀集液腔，所述冷卻劑入口通過環狀集液腔與冷卻通道相連通； 內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽。3.根據權利要求1所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:所述內襯呈圓臺狀，包括小端頭和大端頭，小端頭設置在圓柱段前端。4.根據權利要求3所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于: 所述小端頭的外周套有冷卻環，冷卻環的外周套有側板，冷卻劑入口設置在側板上； 冷卻環上設有外集液腔、徑向通道、內集液腔和小孔；外集液腔設置在側板與冷卻環之間，內集液腔設置在冷卻通道的上方，內集液腔上設有蓋板； 所述冷卻劑入口、外集液腔、徑向通道、內集液腔、小孔和冷卻通道依次連通。5.根據權利要求4所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:內襯與身部之間的內襯表面為內襯外表面，內襯外表面上設有直槽和/或環形槽。6.根據權利要求5所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:所述外集液腔和/或內集液腔為環狀。7.根據權利要求6所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:所述冷卻劑入口有I個或多個，若為多個，則冷卻劑入口均布在側板上。8.根據權利要求7所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:所述徑向通道有I個或多個，若為多個，則徑向通道均布在冷卻環上。9.根據權利要求8所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:設有小孔的冷卻環部分鑲入冷卻通道內。10.根據權利要求9所述的燃燒室內襯冷卻結構，其特征在于:所述側板鑲入冷卻環內。
【專利摘要】本發明提供一種燃燒室內襯冷卻結構，包括身部，身部包括依次相連的圓柱段、收斂段、喉部和擴張段，圓柱段前端設置冷卻劑入口，還包括內襯，內襯套在身部內表面，內襯與身部內表面之間設有冷卻通道；所述冷卻劑入口與冷卻通道的上端相連通；冷卻通道的下端位于圓柱段或收斂段處，冷卻通道的下端用于流出進入到冷卻通道的冷卻劑。本發明提出了一種能夠對燃燒室身部以及身部的喉部進行冷卻的一種燃燒室內襯冷卻結構，該燃燒室內襯冷卻結構對冷卻劑利用率高。
【IPC分類】F02K9/64
【公開號】CN105089852
【申請號】CN201410189052
【發明人】楊寶慶, 劉新華, 高云鵬, 章榮軍, 高坤, 林革, 凌前程, 李軍, 種衡陽, 楊小利
【申請人】中國航天科技集團公司第六研究院第十一研究所
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月6日