結構參數對可調節針栓噴注器噴霧特性的影響

張紫豪，吳繼平，成 鵬，江燕平

(1.國防科技大學 空天科學學院，湖南 長沙 410073；2.國防科技大學 高超聲速沖壓發動機技術重點實驗室，湖南 長沙 410073)

0 引言

20世紀50年代，針栓噴注器起源于美國JPL液體自燃推進劑的混合以及燃燒反應時間相關試驗研究。針栓噴注器初期由TRW公司研究，并于20世紀60年代成功應用于LMDE發動機，實現了采用機械驅動方式的深度推力調節。之后，針栓噴注器還被應用于SENTRY發動機、KEW發動機、TR202發動機、Merlin發動機和嫦娥三號登月艙下降發動機等多型發動機中。針栓噴注器的結構簡單，生產成本低，燃燒效率和穩定性較高，具備面關機能力和較強的大范圍工況調節能力，在工程型號任務中得到了一定應用，在運載火箭回收、登月探火軟著陸等領域需求廣泛。

近年來，針對針栓噴注器噴霧形態和流場燃燒等基礎問題的研究逐漸增多。目前多數研究針對氣液針栓噴注器開展。方昕昕等模擬液氧/氣甲烷針栓噴注器霧化實驗，發現噴霧錐角隨無量綱跳過距離、徑向環縫夾角、軸向環縫厚度增大而增大。Son等對徑向縫型氣液針栓噴注器開展研究，揭示了噴霧錐角和SMD與動量比等無量綱參數之間的關系。Zhou等發現徑向縫型氣液針栓噴注器噴霧形態主要受氣體韋伯數影響。龍治光等對氣液針栓噴注器進行數值仿真，發現撞擊角度越小，噴霧錐角越小。Lee等通過試驗分析了氣液針栓噴注器噴霧錐角、SMD與跳過距離和節流水平之間的關系。Zhang等研究發現SMD隨韋伯數的增加而減小，韋伯數越大，粒徑分布越均勻。……