一种燃气发生器的制作方法

本发明涉及航空航天，尤其涉及一种燃气发生器。

背景技术：

1、全流量补燃循环液氧甲烷发动机是一种技术先进、成本低、可重复使用的高性能航天动力系统，因此全流量补燃循环液氧甲烷发动机符合未来液体动力发展的趋势，是当今世界各航天大国和商业航天公司的研究热点，同时也是我国由航天大国迈向航天强国的重要支撑点。

2、全流量补燃循环液氧甲烷发动机的核心部件是推力室，该推力室的重要技术为气气燃烧技术，因此推力室的核心部件为喷嘴，富氧燃气和富燃燃气在喷嘴处掺混燃烧。喷嘴的性能直接决定推力室的效率、稳定性、可靠性等指标，喷嘴在投入使用前需经过试验研究。

3、在进行全流量补燃循环液氧甲烷发动机的喷嘴试验研究过程中，需利用燃气发生器向喷嘴提供富氧燃气或富燃燃气，以模拟全流量补燃循环液氧甲烷发动机的实际运行环境。然而，传统的燃气发生器不能提供混合比极端偏离当量混合比的富氧燃气或富燃燃气，不适用于全流量补燃循环液氧甲烷发动机的喷嘴试验研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种燃气发生器，用于在进行全流量补燃循环液氧甲烷发动机推力室的气气喷嘴试验研究时，提供高温的极富氧燃气或者高温的极富燃燃气。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种燃气发生器，包括：

4、喷注环，所述喷注环具有第一通道、与所述第一通道连通的第一进气部和第二进气部；

5、点火器，所述点火器能够将所述第一通道内的气体点燃；

6、第一掺混环，所述第一掺混环与所述喷注环固定，且所述第一掺混环具有第二通道，所述第一通道的出口与所述第二通道的进口连通；

7、第三进气部，所述第三进气部的出口与所述第二通道连通。

8、在一种实现方式中，所述喷注环包括第一均流环；

9、所述第一均流环位于所述第一进气部的上游或所述第一均流环为所述第一进气部。

10、在一种实现方式中，所述喷注环包括第二均流环；

11、所述第二均流环位于所述第二进气部的上游或所述第二均流环为所述第二进气部。

12、在一种实现方式中，所述第三进气部的出口比所述第一通道的出口更远离所述第二通道的中心线。

13、在一种实现方式中，所述第二通道的一端为其进口，所述第一通道的出口和所述第三进气部均与所述第二通道的进口相对设置。

14、在一种实现方式中，所述第一通道和第二通道同轴设置；

15、所述第三进气部的出口位于所述第二通道的中心线与所述第二通道的内壁之间。

16、在一种实现方式中，所述第三进气部的数量为多个，且多个所述第三进气部环绕所述第一通道的出口设置。

17、在一种实现方式中，所述喷注环的出口端设置有安装部，所述第三进气部设置于所述安装部；

18、所述安装部还开设有与所述第三进气部连通的进气通道。

19、在一种实现方式中，所述第三进气部为喷嘴；和/或，

20、所述喷注环和第一掺混环通过螺栓固定连接。

21、在一种实现方式中，所述点火器伸入所述喷注环的第一通道，且所述点火器与所述第一通道内壁形成环缝通道。

22、在一种实现方式中，所述第一掺混环的出口端还固定连接有扰流环；

23、所述扰流环的进气侧设置有第一收缩腔，和/或，所述扰流环的出气侧设置有第一扩张腔。

24、在一种实现方式中，所述第一收缩腔为圆台状，所以第一收缩腔的内壁与所述扰流环的中心线之间的角度为0°-90°，或，所述第一收缩腔的最大截面积与最小截面积之比大于1；或者，

25、所述第一扩张腔为圆台状，所述第一扩张腔的内壁与所述扰流环的中心线之间的角度为60°-90°。

26、在一种实现方式中，还包括第二掺混环和节流环，所述第二掺混环的进气侧与所述扰流环的出气侧固定连接，所述节流环与所述第二掺混环的出气侧固定连接。

27、在一种实现方式中，所述节流环的进气侧设置有第二收缩腔；所述第二收缩腔为圆台状，所述第二收缩腔的内壁与所述节流环的中心线之间的角度为45°-90°；或，

28、所述节流环的出气侧设置有第二扩张腔；所述第二扩张腔为圆台状，所述第二扩张腔的内壁与所述节流环的中心线之间的角度为45°-90°。

29、在一种实现方式中，，还包括与所述节流环的出气侧固定连接的燃气导管；

30、所述燃气导管上设置有温度测量孔和/或测压接嘴。

31、使用上述燃气发生器时，第一气体经第一进气部进入第一通道，第二气体经第二进气部进入第一通道，并且第二气体的进气量高于第一气体的进气量，点火器点燃第一通道内的第一气体和第二气体，第一气体与第二气体混合燃烧后，第一通道内第一气体含量较少，因此第一气体基本充分燃烧，第一通道内第二气体含量较多，因此燃烧后第二气体剩余量较多，即燃烧后第一气体充分燃烧，第二气体剩余量比第一气体剩余量多，同时燃烧过程中给混合气体进行加热。进入第一通道的气体燃烧混合后，混合气体进入第二通道，同时第二气体经第三进气部进入第二通道，如此从第一通道流动至第二通道内的气体与从第三进气部进入第二通道的第二气体在第二通道内再次混合形成第二气体含量较高的气体，最终实现第二气体含量较高的气体供应。综上，使用本发明提供的燃气发生器时，先在第一通道进行非极限混合比的一次燃烧，再在第二通道进行二次掺混使燃气达到需求的极限混合比，该处的极限混合比是指氧气含量较高或甲烷气含量极高的混合比例。

32、与现有技术相比，本发明提供的燃气发生器能够实现极富氧燃气或极富燃燃气的供应，进而实现全流量补燃循环液氧甲烷发动机的气气喷嘴试验研究，当然，本发明提供的燃气发生器同时也适用于其它推进剂组合的富氧燃烧器或富燃燃烧器中。

技术特征：

1.一种燃气发生器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述喷注环包括第一均流环；

3.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述喷注环包括第二均流环；

4.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述第三进气部的出口比所述第一通道的出口更远离所述第二通道的中心线。

5.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述第二通道的一端为其进口，所述第一通道的出口和所述第三进气部均与所述第二通道的进口相对设置。

6.根据权利要求5所述的燃气发生器，其特征在于，所述第一通道和第二通道同轴设置；

7.根据权利要求4-6中任一项所述的燃气发生器，其特征在于，所述第三进气部的数量为多个，且多个所述第三进气部环绕所述第一通道的出口设置。

8.根据权利要求7所述的燃气发生器，其特征在于，所述喷注环的出口端设置有安装部，所述第三进气部设置于所述安装部；

9.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述第三进气部为喷嘴；和/或，

10.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述点火器伸入所述喷注环的第一通道，且所述点火器与所述第一通道内壁形成环缝通道。

11.根据权利要求1所述的燃气发生器，其特征在于，所述第一掺混环的出口端还固定连接有扰流环；

12.根据权利要求11所述的燃气发生器，其特征在于，所述第一收缩腔为圆台状，所以第一收缩腔的内壁与所述扰流环的中心线之间的角度为0°-90°，或，所述第一收缩腔的最大截面积与最小截面积之比大于1；或者，

13.根据权利要求11所述的燃气发生器，其特征在于，还包括第二掺混环和节流环，所述第二掺混环的进气侧与所述扰流环的出气侧固定连接，所述节流环与所述第二掺混环的出气侧固定连接。

14.根据权利要求13所述的燃气发生器，其特征在于，所述节流环的进气侧设置有第二收缩腔；所述第二收缩腔为圆台状，所述第二收缩腔的内壁与所述节流环的中心线之间的角度为45°-90°；或，

15.根据权利要求13所述的燃气发生器，其特征在于，还包括与所述节流环的出气侧固定连接的燃气导管；

技术总结
本发明公开一种燃气发生器，涉及航空航天技术领域，以用于在进行全流量补燃循环液氧甲烷发动机推力室的气气喷嘴试验研究时，提供高温富氧燃气或者高温富燃燃气。所述燃气发生器包括：喷注环，喷注环具有第一通道、与第一通道连通的第一进气部和第二进气部；点火器，所述点火器能够将所述第一通道内的气体点燃；第一掺混环，所述第一掺混环与所述喷注环固定，且所述第一掺混环具有第二通道，所述第一通道的出口与所述第二通道的进口连通；第三进气部，所述第三进气部的出口与所述第二通道连通。

技术研发人员：王焕燃,李悦,刘昭宇,肖虹,房喜荣,熊剑,张尚
受保护的技术使用者：西安航天动力研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13