一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器的制作方法

本发明涉及喷注器，具体而言，涉及一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器。

背景技术：

1、随着高超声速飞行器研究的开展和深入，作为地面试验设备的空气加热器，在国内外航空航天领域得到广泛的应用。空气加热器是将空气加热使其达到所要模拟的试验状态的装置，按照加热方式不同可分为燃烧加热、电弧加热、蓄热式加热和激波管加热四种类型。其中，燃烧加热空气加热器是高超声速飞行器地面试验研究应用范围最广的试验装置。燃烧加热器是利用燃料和氧化剂在加热器燃烧室内燃烧对空气进行加热，在装置出口生成一定总温、总压和流速需求的高温气流的高温加热器。

2、从参与燃烧的氧化剂和燃料的形态来看，燃烧加热器的燃料主要采用气体燃料和液体燃料两种形式，气体燃料如氢气、甲烷等，液体燃料如煤油、酒精和异丁烷等。和气体燃料相比，采用液体燃料可以减小存储空间、降低试验成本、安全性更好。因此，使用液体燃料的燃烧加热器越来越受到广泛的应用。

3、使用液体燃料必须采用良好的雾化装置，确保液体燃料能够快速雾化、蒸发，并与富氧空气等氧化剂充分混合。喷注器的主要作用就是实现燃料和氧化剂的雾化和掺混，而实现这一功能的关键部件是喷嘴。由于气泡雾化喷嘴具有耗能低、雾化效果好、适用范围广等优点，可以用于燃烧加热器喷注器中。液体燃料通过喷嘴喷射注入燃烧室，在燃烧室内雾化，液滴蒸发后与空气迅速混合形成可燃混合气，保证燃烧型加热器的有效启动。

4、为保证氧化剂集液腔与燃料集液腔之间不得串腔的要求，目前喷注器多采用焊接的方式进行组装，使得喷注器整体或部分为焊接结构，但是对于开展地面试验的燃烧加热器而言，其状态参数众多，且要求重复使用，采用整体式或焊接式结构，仅依靠调节喷嘴压降等参数无法满足不同试验状态的需求；且一旦有单个喷嘴出现损坏，整个喷注器就会报废。这两种情况均需整体更换喷注器，这会极大地增加试验成本、降低试验效率。尤其是探索性试验，对来流参数要求范围比较宽泛，参数调整频繁，喷注器加工时间较久，就会导致整个试验周期较长，试验设备利用率不高。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，以解决现有技术中燃烧加热器状态多，而现有的喷注器为整体或焊接结构，不利于燃烧加热器来流参数调节，试验成本高，试验效率低的问题。

2、本发明是采用以下的技术方案实现的：

3、本发明提供一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，包括从上至下依次布置的气泡气体盖板、燃料腔面板和氧化剂面板，三者装配成一个整体；

4、所述气泡气体盖板的顶部设置有进气口，所述气泡气体盖板上设置有气体腔；所述燃料腔面板上设置有燃料腔，所述燃料腔面板上可拆卸连接有气泡喷嘴和燃料喷嘴，所述气泡喷嘴的一端与所述气体腔相连通，所述气泡喷嘴的另一端插入所述燃料喷嘴中；所述燃料喷嘴的一端与所述燃料腔相连通，所述燃料喷嘴的另一端插入所述氧化剂面板上所开设的通孔中，并与所述氧化剂面板相齐平；

5、所述氧化剂面板上设置有氧化剂腔和氧化剂喷孔，所述氧化剂喷孔布置于所述通孔的周围。

6、本发明采用气泡雾化喷嘴作为液体燃料雾化装置，可根据试验来流要求更换不同尺寸和结构的气泡雾化喷嘴，具有宽范围的喷注流量调节能力，以满足不同试验状态的需求。本发明可以提供宽范围的燃料流量，满足不同试验状态对来流参数的需求，具有更换便捷、维护方便、节约成本、提高试验效率等特点，便于在燃烧加热器中进行工程化应用。

7、作为优选的技术方案：

8、所述气泡气体盖板、所述燃料腔面板和所述氧化剂面板上均设置有测压导管，所述测压导管用于测量对应腔体的腔压。

9、作为优选的技术方案：

10、所述气泡气体盖板、所述燃料腔面板和所述氧化剂面板上均设置有测压孔，所述测压孔与对应腔体相连通，所述测压导管安装在对应的测压孔中。

11、作为优选的技术方案：

12、所述氧化剂面板上设置有氧化剂入口，所述氧化剂入口与所述氧化剂腔相连通。

13、作为优选的技术方案：

14、所述燃料腔面板上设置有燃料入口，所述燃料入口与所述燃料腔的一端相连接，所述燃料腔的另一端连接所述燃料喷嘴，所述燃料入口用于给所述燃料喷嘴供应燃料。

15、作为优选的技术方案：

16、所述燃料腔面板上设置有多个所述燃料腔，所述燃料腔的一端连接一个所述燃料喷嘴，每个所述燃料腔的另一端连接一个所述燃料入口。

17、作为优选的技术方案：

18、各个所述燃料腔的开设方向一致。

19、作为优选的技术方案：

20、所述气泡喷嘴、所述燃料喷嘴与所述燃料腔面板之间通过螺纹连接。

21、作为优选的技术方案：

22、所述气泡喷嘴与所述燃料腔面板之间、所述燃料喷嘴与所述燃料腔面板之间均设置有密封圈。

23、作为优选的技术方案：

24、所述氧化剂喷孔包括布置在所述通孔周围的多个圆孔。

25、所述燃料喷嘴安装后，其与所述氧化剂面板上的通孔之间能够形成环形间隙，该环形间隙也能够流通氧化剂，因此，所述燃料喷嘴安装后由于所述燃料喷嘴的尺寸不同，从而可以改变所述环形间隙的内径，进而改变氧化剂流通面积，调节氧化剂流量。

26、作为优选的技术方案：

27、所述气泡气体盖板与所述燃料腔面板之间、所述燃料腔面板与所述氧化剂面板之间均为可拆卸连接。

28、作为优选的技术方案：

29、所述气泡气体盖板与所述燃料腔面板之间、所述燃料腔面板与所述氧化剂面板之间设置有密封圈。

30、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

31、1、本发明将喷注器各部件模块化，采用装配结构，方便喷嘴等关键部件的更换，根据燃烧加热器的不同试验状态，可装配不同尺寸和结构的喷嘴，在不整体更换喷注器的前提下大大增加了喷注器喷注流量范围，有利于喷注器参数调节；同时解决了单个喷嘴损坏整个喷注器就会报废的问题，节约试验成本，减小了试验周期，增加了试验效率。

32、2、本发明通过调节气泡空气压力和更换不同尺寸的气泡喷嘴调节气液比。

33、3、本发明通过更换不同尺寸和形状的燃料喷嘴调节燃料流量。

34、4、本发明通过更换燃料喷嘴调节环形间隙的内径(即燃料喷嘴的外径)，通过更换氧化剂面板调节环形间隙的外径、圆孔直径、一组圆孔的数量来调节氧化剂流通面积，进一步调节氧化剂流量。

35、5、本发明能够实现压力监测和流量控制。

36、6、本发明提供的喷注器具有更换便捷、维护方便、节约成本、稳定性高等特点，便于在燃烧加热器中进行工程化应用。

技术特征：

1.一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

8.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

9.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，其特征在于：

技术总结本发明涉及喷注器技术领域，旨在解决燃烧加热器状态多，现有的喷注器为整体或焊接结构，不利于燃烧加热器来流参数调节的问题，提供一种装配结构形式的气泡喷嘴喷注器，包括从上至下依次布置的气泡气体盖板、燃料腔面板和氧化剂面板，三者装配成一个整体；气泡气体盖板的顶部设置有进气口，气泡气体盖板上设置有气体腔；燃料腔面板上设置有燃料腔，燃料腔面板上可拆卸连接有气泡喷嘴和燃料喷嘴，气泡喷嘴的一端与气体腔相连通，气泡喷嘴的另一端插入燃料喷嘴中；燃料喷嘴的一端与燃料腔相连通，燃料喷嘴的另一端插入氧化剂面板上所开设的通孔中，并与氧化剂面板相齐平；氧化剂面板上设置有氧化剂腔和氧化剂喷孔，氧化剂喷孔布置于通孔的周围。技术研发人员：郭明,何修杰,晏至辉,康忠涛,王振峰,孙晓亮,王世茂受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/7