氣—氣同軸直流式噴注器結(jié)構(gòu)參數(shù)對燃燒性能的影響

王 壯，胡錦華，楊建文，金 丹，李炎棟，霍世慧

(西安航天動力研究所 液體火箭發(fā)動機技術(shù)重點實驗室，陜西 西安 710100)

0 引言

進入21世紀以來，大規(guī)模探索宇宙的航天活動對火箭發(fā)動機的動力性能提出了很高的要求，因此對大推力、高性能、高可靠性、可重復(fù)使用的液體火箭發(fā)動機的需求愈加迫切，于是，具有高性能、高可靠性的全流量補燃循環(huán)發(fā)動機自1986年問世以來便備受關(guān)注。作為分級燃燒循環(huán)的產(chǎn)物，全流量補燃循環(huán)是將全部氧化劑和燃料先經(jīng)預(yù)燃室燃燒，分別產(chǎn)生富氧燃氣和富燃燃氣，隨后富氧燃氣和富燃燃氣經(jīng)氣—氣噴注器噴入主燃燒室進行補燃，產(chǎn)生推力。作為主燃燒室的重要組成部分，氣—氣噴注器的結(jié)構(gòu)與性能直接影響推進劑燃燒流場的組織，從而影響燃燒效率與燃燒穩(wěn)定性，進而影響推力室的性能。

氣—氣噴注器從結(jié)構(gòu)上可以分為氣—氣同軸直流式噴注器、氣—氣同軸離心噴注器以及同軸雙剪切噴注器。同軸直流式噴注器結(jié)構(gòu)簡單、排布緊湊，適用范圍較廣。離心噴注器結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，結(jié)構(gòu)尺寸較大，不利于其在頭部的排布；另外，由于氣—氣噴注器內(nèi)部推進劑組元無需經(jīng)歷霧化環(huán)節(jié)，因此離心噴注器的優(yōu)勢會被大大減弱。同軸雙剪切噴注器結(jié)構(gòu)尺寸較小，但是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，加工難度較大。

國外對氣—氣噴注器在全流量補燃發(fā)動機上應(yīng)用的研究相對較早，由于推進劑組元以氣態(tài)噴入燃燒室，推進劑無需經(jīng)歷霧化以及汽化過程，因此推進劑組元的混合過程在很大程度上控制著燃燒過程。……