噴射元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于將兩種推進劑（E1，E2）噴射到燃燒室中的噴射元件（201）的領域，尤其涉及為火箭發(fā)動機設計的噴射元件，該火箭發(fā)動機具有至少一個包括了組合至少一個這樣的噴射元件（201）的噴射器類型的燃燒室。這樣的噴射元件（201）具有用于噴射第一推進劑（E1）的第一環(huán)形導管（206）和用于噴射第二推進劑（E2）的第二環(huán)形導管（207），第二導管（207）與第一導管（206）同軸并且在第一導管的外部，而且可以具有同軸的第三環(huán)形導管（208），第三導管在第二導管（207）的外部。第一導管（206）圍繞噴射元件（201）的中心體（205），所述中心體（205）包括腔（209），腔與中心體（205）的外表面（212）連通并且被構造為衰減至少一個預定的聲頻f。
【專利說明】噴射元件
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將兩種推進劑(推進燃料)噴射到燃燒室中的噴射元件，尤其涉及一種為具有至少一個燃燒室的火箭發(fā)動機所設計的噴射元件，所述燃燒室屬于具有由一個或多個這樣的噴射元件組成的噴射器的類型。本發(fā)明尤其涉及一種應用到這樣的噴射元件的使兩種推進劑混合在一起的下游部的改進，以便降低燃燒室中的聲學噪聲。
【背景技術】
[0002]專利文獻FR2712030A1描述了一種火箭發(fā)動機燃燒室中的兩種推進劑的噴射器，所述噴射器包括供給結構，其中兩種推進劑供給到多個噴射元件，所述多個噴射元件在圓形結構(稱為“噴射板”)的表面上以軸對稱的構造相互平行地排列并形成所述噴射器的一部分。因此，這樣的噴射板可以與大量(例如多達上百個)噴射元件相關聯(lián)，組合噴射元件單獨的流量，以便使總流量供給發(fā)動機。
[0003]在現(xiàn)有技術的這種噴射器中，每個噴射元件至少包括用于噴射第一推進劑第一導管和用于噴射第二推進劑的第二導管，所述第二導管是環(huán)形的與第一導管同軸，并在第一導管外部。
[0004]在本文中，術語“環(huán)形導管”用于指在徑向截面呈現(xiàn)環(huán)形流動截面的導管，而術語“管狀導管”用于指具有完全流動截面的導管。此外，術語“上游”和“下游”是相對于推進劑的流動方向而定義的。
[0005]因此，由于推進劑經由FR2712030A1噴射器的噴射元件的同軸導管而噴射到燃燒室中，所以在同心并相鄰的流動之間的邊界層中產生的湍流可以用于通過其流動之間的剪切力而使兩種推進劑均勻地混合。
[0006]然而，從第一導管是管狀的基本概念出發(fā)，在改變幾何參數(shù)以增加每個噴射的元件的個體力量而不降低噴射和燃燒的質量時遇到困難。
[0007]此外，在操作中，這樣的燃燒室可能產生燃燒噪聲，此燃燒噪聲甚至可能與燃燒室的振動的共振模式強烈地聲學耦合。因此，這樣的聲學振動可能進入共振，并達到容易對燃燒室和噴射器產生不可逆轉的損壞的振幅。
[0008]先前嘗試過用噴射板周邊的減振器裝置來降低這樣的燃燒室中的聲級。最常用的減振器裝置為也被稱為“隔板”的偏轉器和聲學腔。盡管如此，這樣的減振器裝置具有相當大的缺點:增加了重量、尺寸、復雜性以及燃燒室的制造成本，并且需要額外的驗證測試，在特定需求的環(huán)境中這樣的減振器裝置還尤其需要具有熱機械強度特性。

【發(fā)明內容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠彌補這些缺點的噴射元件。
[0010]該目的通過以下事實來實現(xiàn):第一導管也是環(huán)形的，圍繞噴射元件的中心體，所述中心體具有至少一個腔，所述腔與所述中心體的外表面連通并且被構造為衰減至少一個預定的聲頻f。[0011]借助這些設置，可以通過作用于中心體的直徑而減小在第一導管中流動的第一推進劑的流動截面。因此，即使為增加這樣的噴射元件的力量的目的而增大所有導管的流動截面，也可以確保在環(huán)形的第一導管中流動的推進劑的速度不降低，其他情況保持相同。于是，噴射和燃燒的質量可以以不依賴噴射元件的尺寸的方式來維持。此外，將聲學減振腔合并在中心體中，使其能夠合并在噴射器內部而不占據(jù)任何額外的空間，并且將減振器件布置在最接近噪聲源處。
[0012]在某些實施例中，所述聲學減振腔被構造為具有體積V的亥姆霍茲共振器，所述腔經由截面積為A、長度為L的孔眼與所述中心體的外表面連通。這樣的亥姆霍茲共振器具有由下列等式給出的共振聲頻:
【權利要求】
1.一種噴射元件(201)，用于將兩種推進劑(E1，E2)的混合物噴射到燃燒室(4，6)中，所述元件至少包括用于噴射第一推進劑(E1)的第一導管(206)和用于噴射第二推進劑(E2)的第二導管(207)，所述第二導管(207)為環(huán)形，與所述第一導管(206)同軸，并且相鄰地位于所述第一導管(206)外部，所述噴射元件(201)的特征在于，所述第一導管(206)也是環(huán)形，且圍繞所述噴射元件(201)的中心體(205)，所述中心體(205)具有至少一個腔(209)，所述腔(209)與所述中心體(205)的外表面(212)連通并且被構造為衰減至少一個預定的聲頻f。
2.根據(jù)權利要求1所述的噴射元件(201)，其中所述腔(209)被構造為具有體積V的亥姆霍茲共振器，所述腔(209)經由截面積為A且長度為L的孔眼(211)與所述中心體(205)的外表面(212)連通。
3.根據(jù)權利要求2所述的噴射元件(201)，其中所述孔眼(211)與所述第一導管(206)和所述第二導管(207)大致同軸。
4.根據(jù)權利要求2所述的噴射元件(201)，其中所述腔(209)經由在所述外表面(212)中側向穿孔的所述孔眼(211)與所述第一導管(206)直接連通。
5.根據(jù)權利要求1所述的噴射元件(201)，其中所述腔(209)被構造為在所述中心體(205)中的軸向孔，所述軸向孔的深度lp大致等于對應于預定的聲頻f的波長λ的四分之ο
6.根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的噴射元件(201)，還包括被構造成噴射第一推進劑(Ε1)的第三導管(208)，所述第三導管(208)為環(huán)形，并且相對于所述第一導管(206)和所述第二導管(207)同軸，而且相鄰地位于所述第二導管(207)外部。
7.—種噴射器，包括至少一個根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的噴射元件(201)。
8.一種燃燒室(4，6)，具有至少一個根據(jù)權利要求7所述的噴射器。
9.一種火箭發(fā)動機(1)，具有至少一個根據(jù)權利要求8所述的燃燒室(4，6)。
10.一種衰減燃燒室(4，6)中的燃燒噪聲的方法，其中預定聲頻f在噴射元件(201)的中心體(205)的腔(209)中被衰減，所述噴射元件用于將兩種推進劑(E1，E2)的混合物噴射到所述燃燒室(4，6)中，所述噴射元件(201)至少包括:用于噴射第一推進劑(E1)的環(huán)形的第一導管(206)，所述第一導管(206)在所述中心體(205)外部；和用于噴射第二推進劑(E2)的環(huán)形的第二導管(207)，所述第二導管(207)與所述第一導管(206)同軸并相鄰地位于所述第一導管(206)外部。
【文檔編號】F02K9/42GK103649511SQ201280033681
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年6月27日 優(yōu)先權日:2011年7月7日
【發(fā)明者】菲利浦·詹姆斯, 卡洛斯·克魯斯 申請人:斯奈克瑪公司