專利名稱：氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器的制作方法
氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器
技術領域：
本發明涉及一種氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器裝置。背景技術：
目前火箭發動機常用的點火方式有火藥點火、高能電火花、可自燃推進劑點火等。 火藥點火方式技術成熟，具有結構簡單，工作可靠的優點，廣泛運用于多種固體火箭和液體 火箭發動機中。而在采用補燃循環的液體火箭發動機，火藥點火方式產生的固體顆粒會對 發動機的渦輪泵及燃燒室噴注器產生污染，不是一種理想的點火方式。高能點火方式是采 用電點火花對燃燒室實施點火，其主要缺點是需要很大功率的電源，并且在真空條件下高 壓電路系統工作可靠性差，難以克服靜電和射頻的干擾，還會對火箭上儀器產生電干擾，造 成發動機高空點火困難。而可自燃推進劑點火方式受液體火箭所采用的推進劑限制。氣動 諧振點火技術是基于氣動諧振熱效應的一種新型點火方式。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諧振條件，使氣動諧 振管的內外流動相耦合，在管口形成自激振蕩界面。依靠諧振管外連續來流的能量維持，氣 動諧振管內將產生周期性的高頻激波振蕩，約在諧振管端部30%的管長區，通過不可逆的 熵增過程，壓縮氣體的能量不可逆地轉化為熱量，產生超過諧振管外來流滯止溫度數倍的 諧振管端部溫升，這就是氣動諧振熱效應。利用氣動諧振效應點火的點火器稱之為氣動諧 振點火器。

發明內容本發明的目的是提供一種簡單、性能可靠、多次重復使用的點火器，并可根據試驗 需要控制點火持續時間。本發明需要解決的技術問題是采用氣動諧振技術對點火器實施 點火；采用諧振氣體與推進劑氣體分別供應方式，通過調整推進劑流量、混合比調整點火能 量，不影響到諧振性能，同時諧振時間可以控制，點火火炬時間可以控制。氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合 杯5、點火室6、諧振管接嘴7、諧振管調整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10組成。混合杯5位 于噴嘴和點火室之間，混合杯上有兩排孔，從點火器噴嘴噴入的氫氣氧氣先通過混合杯再 進入點火室。諧振管接嘴位于點火器側面，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 振管調整墊片調整伸入點火室的深度并實現密封。本發明的氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器的優點和積極效果在于(1)采用了 間接點火方式，以常用的空氣作為諧振氣源，成本低，同時可以根據諧振管的性能調整諧振 時間，不會出現以推進劑直接諧振點火方式存在推進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，有利于諧振管引燃氫氧混合氣。(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致點火失敗。(4)可 以通過調整氫氣氧氣的供應時間而控制點火器的工作時間，也可以通過調整氫氣氧氣的比例調整點火溫度或者是通過調整點火器氫氣氧氣總流量調整能量。(5)該方案適應性強，不 僅可以采用氫氣氧氣作為點火氣體，其他氣體推進劑組合也可實現，并且諧振氣體也可以 采用氮氣、氦氣等。

圖1是氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器具體實施方式下面結合附圖來進一步說明本發明。如圖1所示，氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器結構由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、 密封墊圈4、混合杯5、點火室6、諧振管接嘴7、諧振管調整墊片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側面，氫氣通過氫接嘴1和噴嘴3側面的孔進入噴嘴3。從噴嘴噴出的氣體中心為氧 氣，周圍為氫氣。噴嘴3通過螺紋方式與點火室6連接，兩者之間裝有混合杯5，通過密封墊 圈4實現與外界的密封，混合杯5上有兩圈孔。點火器室6側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，點火 室與外界的密封通過調整墊片8實現，調整墊片8同時具有調整諧振管9位置的功能，采用 較薄的調整墊片時，諧振管可以較長的伸入點火室，采用較厚的調整墊片時，諧振管可縮入 點火室壁面內。采用氣動諧振點火器對其他裝置如火箭發動機點火時，先用空氣諧振加熱諧振管 9，使諧振管9發熱。然后通過氫接嘴1和氧接嘴2往點火器通入氫氣和氧氣，兩種氣體通 過噴嘴3噴入混合杯5進行混合，然后通過混合杯上的兩排孔進入點火室6內。混合氣接 觸到加熱后的諧振管9即被點燃形成點火火炬。采用兩排孔混合杯的創新在于首先，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，形成點火火炬從點火室噴出實施點火。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，諧振管難以引燃點火室內氣體。如果將諧振管進一步伸入 點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 整管吹冷導致點火失敗，而小排氣孔通過的氣流可接觸到諧振管，降低點火的難度。由于點火氣體單獨供應，可以通過調整氫氣和氧氣的分配比例和流量來調整點火 溫度和能量。增大兩者流量或者提高氫氧質量混合比都可以使點火能量增加。由于采用了 間接點火方式，只要是兩種可以燃燒的氣體通入點火室內，都可以被點燃，因此該點火器具 有很強的適應性。
權利要求
氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器，包括氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合杯5、點火室6、諧振管接嘴7、諧振管調整墊片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側面開孔，氫接嘴1焊接在噴嘴3側面開孔處；噴嘴3通過螺紋方式與點火室6連接，兩者之間裝有混合杯5，通過密封墊圈4實現與外界的密封；點火室6側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，點火室與外界的密封通過調整墊片8實現。
2.根據權利要求1所述的氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器，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.根據權利要求1所述的氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器，其特征在于點火室6側 面開孔位置位于混合杯5兩圈孔之間。
4.根據權利要求1所述的氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器，其特征在于諧振管9與 點火室6之間存在諧振管調整墊片8。
全文摘要
氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器屬于火箭發動機領域。氣氫/氣氧氣動諧振熱表面點火器由氫接嘴1、氧接嘴2、噴嘴3、密封墊圈4、混合杯5、點火室6、諧振管接嘴7、諧振管調整墊片8、諧振管9、空氣接嘴10組成。混合杯位于噴嘴和點火室之間，混合杯上有兩排孔，從點火器噴嘴噴入的氫氣氧氣先通過混合杯再進入點火室，利于摻混燃燒。諧振管接嘴位于點火器側面，諧振管接嘴的焊接位置位于混合杯兩排孔之間，利于點火。諧振管通過諧振管接嘴伸入點火室，由空氣接嘴和諧振管接嘴之間的螺紋同定，可通過諧振管調整墊片調整伸入點火室的深度并實現密封。
文檔編號F02K9/95GK101852147SQ20091008127
公開日2010年10月6日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者俞南嘉, 張國舟, 李茂 , 蔡國飆, 馬彬 申請人:北京航空航天大學