推力室

推力室

推力室( thrust chamber),火箭發動機中完成推進劑能量轉化和產生推力的組件。固體火箭 發動機的推力室就是發動機本身。液體火箭發動機的推力室由噴注器、燃燒室和噴管組成。

推力,推動飛行器運動的力。它是作用在發動機內、外表面或推進器(如螺旋槳)上各種力的合力。

基本介紹

  • 中文名:推力室
  • 外文名:thrust chamber
  • 組成:噴注器、燃燒室和噴管
  • 釋義:推進劑能量轉化和產生推力的組件
  • 目的:推進更遠
  • 分類:固體火箭、液體火箭
設備組成,噴注器,燃燒室,噴管,固體火箭推力,基本功能,有關研究,

設備組成

噴注器

使推進劑按一定流量和混合比進入燃燒室霧化、混合和燃燒,對燃燒效率和燃燒穩定性有重要影響。噴注器按噴注方式分為直流式、離心式和同軸式三種。噴注器上有時還裝有隔板、聲腔等抑制燃燒不穩定性的裝置(見火箭發動機燃燒不穩定性),對非自燃推進劑還裝有點火裝置。
①直流式噴注器:有很多小直流通孔,推進劑通過小孔形成霧狀小錐角射流噴入燃燒室。直流式噴注器常由兩股或多股射流相互撞擊,以促進霧化和混和。相應的噴注器分別稱為二擊式、三擊式或多擊式噴注器。推進劑相同組元射流相撞的稱為自擊式,推進劑不同組元射流相撞的稱為互擊式,平行射流互不相撞的稱為淋浴式,射流噴射到濺板上的稱為濺板式(圖2a)。直流式噴注器結構簡單緊湊,適用於大推力室。  ②離心式噴注器:由許多作為基本噴注單元的噴嘴組成。在噴嘴內裝有渦流器或在噴嘴側壁上鑽有切向孔(圖2b),可以使推進劑在噴嘴中形成旋渦流動,噴入燃燒室以造成較大角度的錐形噴霧,藉以改善霧化和混合效能。這種噴注器的霧化效果較好,但結構較複雜,尺寸較大。
③同軸式噴注器:由許多同軸的噴嘴組成(圖2c),適用於液氧液氫發動機。同軸式噴注器的內噴嘴噴出液氧,它可以是離心式的或直流式的。液氫經推力室的冷卻套加熱氣化後,由同軸噴嘴的環形空隙噴出,與液氧混合後燃燒。
推力室
推力室

燃燒室


推進劑霧化、混合和燃燒的容腔。燃燒室承受高溫燃氣壓力,通常為圓柱形。它連同噴管一起做成各種形式的冷卻套,如管束式(由許多變截面管釺焊而成)、波紋板式(由內外壁和中間的波紋形板釺焊而成)、銑槽式(銑槽內壁和外壁直接釺焊而成)等。推進劑中的一種組元從冷卻套流過,帶走高溫燃氣傳給壁的熱量,同時還可採用薄膜冷卻,以保證燃燒室的可靠工作(見發動機冷卻)。
推力室

噴管


將燃燒產物的熱能轉變為動能,以產生高速射流。火箭發動機的噴管都是超音速噴管。噴管面積比根據發動機的要求選擇,一般在10以上,最大的可達400。噴管應保證氣流流動損失小,出口氣流儘量與軸線平行,並且重量輕。常用的形狀有錐形和鐘形。錐形噴管制造方便,而鐘形噴管可以縮短噴管長度。噴管除採用再生冷卻外,對單壁結構的噴管延伸段還可採用渦輪排氣薄膜冷卻、輻射冷卻和燒蝕冷卻等。其他新型噴管如塞式噴管、膨脹偏轉噴管、回流噴管、平流噴管等尚處於研究階段。
推力室

固體火箭推力

發動機的推力室就是發動機本身。
推力室
推力室
藥柱形狀對推力變化有影響。
推力室

基本功能

推力室是將液體推進劑的化學能轉變成推進力的重要組件。它由推進劑噴嘴、燃燒室、噴管組件等組成,見圖。推進劑通過噴注器注入燃燒室,經霧化,蒸發,混合和燃燒等過程生成燃燒產物,以高速(2500一5000米/秒)從噴管中衝出而產生推力。燃燒室內壓力可達200大氣壓(約20MPa)、溫度3000~4000℃,故需要冷卻。

有關研究

液體火箭發動機推力室釺焊過程熱固耦合分析《焊接學報》2011年第10期
液體火箭發動機推力室結構與冷卻設計《清華大學》 2012年
氫氧發動機推力室化學反應流場計算《北京航空航天大學學報》 1998年06期
單組元發動機推力室在軌溫度數值仿真《推進技術》2003, 24(3)
液發推力室和渦輪泵故障監測與診斷技術研究《北京航空航天大學學報》 1999年05期
太空梭軌道飛行器RCS主推力室直動閥的設計改進《火箭推進》 1997年06期
過氧化氫/煤油雙組元推力室催化分解點火研究《火箭推進》2003年 第6期
液氧/煤油火箭發動機推力室冷卻計算
推力室多條內冷卻環帶近壁燃氣混合比計算新模型《火箭推進》 2002年04期
過氧化氫單組元推力室最新發展《火箭推進》2001(1)
變推力液體火箭發動機燒蝕推力室的設計計算《推進技術》 1986年03期
RBCC推進系統主火箭發動機氣氧/煤油推力室研究《火箭推進》2009第6期
渦流冷壁推力室傳熱模型分析計算《計算機仿真》 2011年04期
層板發汗冷卻推力室的傳熱特性《燃燒科學與技術》2006年05期
飛船推進系統推力室工作過程數值仿真《指揮技術學院學報》 2001年05期
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