北京理工大學張伊喬獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉北京理工大學申請的專利固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN115898694B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202211237367.6,技術領域涉及:F02K9/34;該發明授權固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置是由張伊喬;武志文;張智慧;陳鵬鑫;牛雨鵬;梅冰清;張旭設計研發完成,并于2022-10-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置在說明書摘要公布了:本發明公開的固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置,屬于固體火箭沖壓發動機技術領域。本發明通過調節多股燃氣之間相互撞擊的角度和燃氣向進氣道側的偏轉角度,調節流場內燃氣與空氣分布的均勻程度和穩定程度,實現燃氣與空氣的摻混增強;通過燃燒室對接段和噴頭底座配合,控制燃氣多角度協同撞擊式噴頭與補燃室入口的距離和燃氣多角度協同撞擊式噴頭的安裝軸向方位、徑向方位、以及周向方位,調節流場,并且噴頭沒有侵入補燃室內,能夠盡量減小總壓損失,降低熱防護難度;通過燃氣噴孔的多角度控制、燃氣多角度協同撞擊式噴頭的安裝軸向方位、徑向方位、以及周向方位的控制和燃氣多角度協同撞擊式噴頭與補燃室入口距離的控制,對流場實現多維度的調節。
本發明授權固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置在權利要求書中公布了:1.固體火箭沖壓發動機燃氣多角度協同撞擊摻混增強裝置,其特征在于:主要由燃燒室對接段、燃氣多角度協同撞擊式噴頭、螺紋孔、圓柱銷、半圓形限位孔、噴頭底座、燃氣噴孔組成; 所述燃氣多角度協同撞擊式噴頭開有用于使固體火箭沖壓發動機一次燃氣噴入補燃室且產生多角度協同撞擊效應的燃氣噴孔;所述燃氣多角度協同撞擊式噴頭上燃氣噴孔數量為偶數個,且燃氣噴孔分為兩組,兩組噴孔沿噴頭的中心線對稱分布,每組的燃氣噴孔中心線相交,由燃氣發生器產生的一次燃氣通過燃氣噴孔改變方向,進入補燃室,產生兩組自擊燃氣;定義燃氣多角度協同撞擊式噴頭的兩個基準面,所述兩個基準面相互垂直,且經過燃氣多角度協同撞擊式噴頭的中心線,其中一個面與進氣道出口平面平行,命名為面1,則另一個面命名為面2;定義燃氣噴孔中心線與面2的夾角為自擊碰撞角α,同時考慮到燃氣噴射方向與進氣道的夾角對摻混的影響,定義每個燃氣噴孔中心線與進氣道出口平面的夾角為互擊碰撞角β,通過調節所述互擊碰撞角β控制燃氣相對于進氣道的偏轉角度;因為面1與進氣道出口平面平行,所以燃氣噴孔中心線與面1的夾角大小與互擊碰撞角β的大小相等,因此調節燃氣噴孔中心線與面1的夾角大小,即為調節互擊碰撞角β的大??;通過協同調節自擊碰撞角α和互擊碰撞角β,實現多股燃氣之間相互撞擊的角度和燃氣向進氣道側的偏轉角度的調節,實現燃氣自擊位置的控制和燃氣與空氣互擊位置的控制,改善流場分布的均勻程度,實現補燃室中燃氣與空氣的摻混增強,從而改進燃燒性能、提高燃燒效率;所述自擊碰撞角α和互擊碰撞角β的協同控制,表現為使得燃氣噴孔的中心線與燃氣多角度協同撞擊式噴頭的中心線產生一個夾角θ,并構建夾角θ與自擊碰撞角α和互擊碰撞角β的角度關系,根據所述夾角θ與α和β的關系能夠更方便地優化不同工況的噴頭,提升不同工況下噴頭設計優化效率,便于更換不同的噴頭適應不同工況; 燃氣噴孔的中心線與燃氣多角度協同撞擊式噴頭的中心線的夾角θ與自擊碰撞角α和互擊碰撞角β的角度關系表示為: cosθ=cosα·cosβ 所述噴頭底座開有用于限制燃氣多角度協同撞擊式噴頭周向轉動的半圓形限位孔,控制噴頭底座上半圓形限位孔的數量與間隔角度能夠實現燃氣多角度協同撞擊式噴頭的多種周向方位設計;所述噴頭底座的內徑等于燃氣多角度協同撞擊式噴頭的內徑,所述噴頭底座的外徑大于燃氣多角度協同撞擊式噴頭的外徑,通過噴頭底座的外徑與燃燒室對接段有凹槽段配合,限制燃氣多角度協同撞擊式噴頭的軸向移動與徑向移動; 所述燃燒室對接段小直徑端開有用于頂住噴頭底座外徑的凹槽,因此所述燃燒室對接段被劃分為兩部分,分別為燃燒室對接段有凹槽段和燃燒室對接段無凹槽段;所述燃燒室對接段有凹槽段的內徑與噴頭底座的外徑大小相同,所述噴頭底座與所述燃燒室對接段有凹槽段配合安裝,所述配合安裝采用公差配合;所述燃燒室對接段無凹槽段的內徑與燃氣多角度協同撞擊式噴頭的外徑大小相同,所述燃氣多角度協同撞擊式噴頭與所述燃燒室對接段無凹槽段配合安裝,所述配合安裝采用公差配合;所述凹槽用于限制燃氣多角度協同撞擊式噴頭的軸向方位與徑向方位;控制所述凹槽的深度,能夠控制所述燃氣多角度協同撞擊式噴頭與補燃室入口的距離,影響補燃室內的流場;所述凹槽的深度是指燃燒室對接段有凹槽段和燃燒室對接段無凹槽段的交界面距離燃燒室對接段小直徑端端面的距離;燃燒室對接段有凹槽段設有與噴頭底座的半圓形限位孔適配的半圓形限位孔,燃燒室對接段上的半圓形限位孔和噴頭底座上的半圓形限位孔拼接形成一個圓形的孔,通過圓柱銷與圓形孔的過盈配合,實現燃氣多角度協同撞擊式噴頭安裝周向方位的限制,防止其發生周向轉動;所述燃燒室對接段的大、小直徑端分別開有用于實現螺紋連接的螺紋孔,通過燃燒室對接段小直徑端將燃氣多角度協同撞擊式噴頭與燃氣發生器噴管相連,采用螺紋連接;通過燃燒室對接段大直徑端將燃氣多角度協同撞擊式噴頭與補燃室相連,采用螺紋連接;燃燒室對接段采用螺紋連接,使得燃燒室對接段方便拆卸,便于更換不同的噴頭,適應不同工況下調節自擊碰撞角α和互擊碰撞角β的需要,便于不同工況下的固體火箭沖壓發動機地面直連實驗,減少成本; 所述圓柱銷的直徑與所述半圓形限位孔的孔徑適配,所述適配指所述圓柱銷與所述半圓形限位孔過盈配合;通過所述圓柱銷與所述半圓形限位孔的銷連接控制燃氣多角度協同撞擊式噴頭與燃燒室對接段的周向方位關系,防止噴頭發生周向轉動。
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