一种火箭发动机燃气降温降噪装置
本发明提供了一种火箭发动机燃气降温降噪装置，属于航天发动机冷却技术领域，冷却水集水环与冷却水供水管路连通，且与火箭发动机试车平台固定连接，所述冷却水集水环位于火箭发动机喷管出口断面外侧；多个注水管均间隔向下倾斜设置，一端与冷却水集水环连通，另一端伸入火箭发动机喷管喷出的燃气内部；本装置能够将冷却水直接喷射至燃气中心位置，直接与高温燃气进行相互作用，通过快速的相变换热将燃气内部的温度降温，同时，速度较低的冷却水也会被高速燃气冲击，液体会产生破碎雾化过程，可有效降低燃气的噪音。
发明专利
CN202410604132.9
2024-05-14
CN118327817A
2024-07-11
F02K9/96(2006.01)
西安航天动力试验技术研究所
杨东;刘洋;沈继彬;高强;唐斌运;魏邦;罗帅帅;刘涛;朱小刚
710100 陕西省西安市国家民用航天产业基地航天西路289号
西安铭泽知识产权代理事务所(普通合伙)
庄华红
陕西;61
1.一种火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，包括： 冷却水集水环(3)，与火箭发动机试车平台固定连接，所述冷却水集水环(3)位于火箭发动机喷管出口断面外侧； 多个注水管(7)，均间隔向下倾斜设置，一端与所述冷却水集水环(3)的出水口连通，另一端位于火箭发动机喷管出口正下方。 2.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述冷却水集水环(3)的入水口连通有冷却水供水管路。 3.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述冷却水集水环(3)的中心水平面与火箭发动机喷管出口断面的距离为火箭发动机喷管出口断面直径的0.3-0.5倍。 4.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述注水管(7)与所述冷却水集水环(3)的中心水平面的夹角为30°-45°。 5.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述注水管(7)的壁厚小于4mm，所述注水管(7)内的冷却水的流速大于60m/s，所述注水管(7)的外径根据注水管(7)的壁厚及注水管(7)内的冷却水的流速确定。 6.根据权利要求5所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述冷却水集水环(3)的外径至少为所述注水管(7)的外径的6倍。 7.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，多个所述注水管(7)下端竖直向下，且多个所述注水管(7)下端的注水位置形成的包络圆的直径为火箭发动机喷管出口断面直径的0.5倍，所述包络圆指的是多个注水管(7)下端的管中心构成的圆。 8.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，所述冷却水集水环(3)内侧间隔开设多个冷却水喷水口，所述冷却水喷水口的直径均为3.5mm，且相邻两个冷却水喷水口的距离小于50mm。 9.根据权利要求1所述的火箭发动机燃气降温降噪装置，其特征在于，注入冷却水供水管路的冷却水流量通过下式计算： 式中：Qs为冷却水供水管路的冷却水流量，kg/s；Cq为发动机燃气比热容，J/kg℃；Qq为发动机燃气流量，kg/s；δtq为发动机燃气温降，取2800℃；η为换热效率，根据实际设计需要选取30％-80％；Cs为冷却水比热容，J/kg℃；δts为冷却水温升，取100℃；rs为冷却水汽化潜热，J/kg。