本發(fā)明涉及一種催化劑床，具體地，涉及一種單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床。
背景技術(shù)：
催化劑床是用來承載催化劑的，是單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組件，它的作用是將推進(jìn)劑催化分解為高溫的氣體工質(zhì)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向熱能的轉(zhuǎn)化。影響催化劑床設(shè)計(jì)的主要因素有：催化劑床空隙率、催化劑床比表面積、催化劑床床載荷、催化劑床流阻以及催化劑自身活性等。目前常規(guī)應(yīng)用的單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，其中催化劑的應(yīng)用已趨于成熟，在催化劑床結(jié)構(gòu)尺寸較大的催化劑床設(shè)計(jì)中，由催化劑形狀、密度等催化劑屬性決定催化劑床空隙率和比表面積變化較小。催化劑床床載荷是催化劑床設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，它的選取直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)工作壽命，啟動(dòng)性能等。在大推力單組元催化床設(shè)計(jì)中，采用常規(guī)軸向流動(dòng)催化床結(jié)構(gòu)，為保證一定的催化床床載荷，催化床直徑過大，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來較大的挑戰(zhàn)，不利于實(shí)現(xiàn)小型化及減重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床，其解決單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)隨著推力量級(jí)增大帶來的催化劑床結(jié)構(gòu)尺寸增大，催化劑床床載荷增大，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命減少，發(fā)動(dòng)機(jī)使用可靠度下降等難題，取得了單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)大推力或變推力穩(wěn)態(tài)工作等有益效果。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床，其特征在于，所述單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床由徑向一體式噴注裝置、分隔板、擋板、上蓋板、下蓋板依次按順序連接而成并形成內(nèi)圈與外圈，內(nèi)圈與外圈都設(shè)有n個(gè)獨(dú)立分解室，共2n個(gè)分解室，n為大于2的自然數(shù)，內(nèi)圈各獨(dú)立分解室可添加自發(fā)性催化劑，外圈各獨(dú)立分解室可添加自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑，內(nèi)圈與外圈空腔室的數(shù)量一般相等，同時(shí)保持同徑向一體式噴注裝置的噴注管數(shù)量一致。
優(yōu)選地，所述自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑通過徑向均勻噴注進(jìn)入各個(gè)獨(dú)立分解室。
優(yōu)選地，所述徑向一體式噴注裝置噴出推進(jìn)劑后，在壓力的作用下形成一定初速度，射流方向?yàn)閳A柱徑向，推進(jìn)劑與自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑接觸，發(fā)生有序的催化分解反應(yīng)。
優(yōu)選地，所述推進(jìn)劑為肼類燃料或催化反應(yīng)類燃料。
優(yōu)選地，所述單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床采用徑向夾套形式。
優(yōu)選地，所述單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床采用多孔道結(jié)構(gòu)，采用激光、化學(xué)或機(jī)械方式進(jìn)行孔道形成或采用大孔徑加網(wǎng)的組合形式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：本發(fā)明由于采用了徑向立體式結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)尺寸不變條件下，有效降低了單組元液體發(fā)動(dòng)機(jī)催化劑床床載荷，提高催化床壽命；同時(shí)采用了徑向夾套式結(jié)構(gòu)，中心鏤空，有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中噴注面溫度高等問題。取得了大推力單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)工作模式等有益效果。
附圖說明
通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：
圖1為本發(fā)明單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
如圖1所示，本發(fā)明單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床由徑向一體式噴注裝置1、分隔板2、擋板3、上蓋板4、下蓋板5依次按順序連接而成并形成內(nèi)圈與外圈，內(nèi)圈與外圈都設(shè)有n個(gè)獨(dú)立分解室，共2n個(gè)分解室，n為大于2的自然數(shù)，內(nèi)圈各獨(dú)立分解室可添加自發(fā)性催化劑11，外圈各獨(dú)立分解室可添加自發(fā)性催化劑11或非自發(fā)性催化劑12，內(nèi)圈與外圈空腔室的數(shù)量一般相等，同時(shí)保持同徑向一體式噴注裝置的噴注管數(shù)量一致。
自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑通過徑向均勻噴注進(jìn)入各個(gè)獨(dú)立分解室，這樣提高穩(wěn)定性和速度。推進(jìn)劑在自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑作用下完成有序的催化分解反應(yīng)，生成高溫燃?xì)?，?shí)現(xiàn)化學(xué)能向熱能轉(zhuǎn)化，后高溫燃?xì)饨?jīng)過噴管內(nèi)流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)熱能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化，最終由噴口噴出形成推力。徑向一體式噴注裝置噴出推進(jìn)劑后，在壓力的作用下形成一定初速度，射流方向?yàn)閳A柱徑向，推進(jìn)劑與自發(fā)性催化劑或非自發(fā)性催化劑接觸，發(fā)生有序的催化分解反應(yīng)。催化分解反應(yīng)放出大量熱，推進(jìn)劑在良好的熱環(huán)境作用下，反應(yīng)加劇。短時(shí)間高溫燃?xì)庠谕屏κ覂?nèi)建立室壓，燃?xì)饨?jīng)噴管作用由噴口噴出形成推力。采用內(nèi)外圈獨(dú)立結(jié)構(gòu)，可在內(nèi)圈添加細(xì)顆粒催化劑，有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)抗振蕩能力，外圈可以選擇性加入自發(fā)或非自發(fā)性催化劑，降低發(fā)動(dòng)機(jī)成本；采用多獨(dú)立腔室結(jié)構(gòu)，可以有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中由于催化劑損耗帶來的空穴效應(yīng)，保證發(fā)動(dòng)機(jī)安全可靠工作；同時(shí)本發(fā)明催化劑床結(jié)構(gòu)的散熱情況較常規(guī)單組元發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更為友好，在相同的結(jié)構(gòu)尺寸下徑向夾套結(jié)構(gòu)可有效減小單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的催化劑床床載荷，有助于單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的大推力化設(shè)計(jì)和大流量范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
推進(jìn)劑可以為肼類燃料或催化反應(yīng)類燃料，這樣降低成本，反應(yīng)充分。
本發(fā)明單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床可以采用徑向夾套形式，這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高穩(wěn)定性。
本發(fā)明單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)徑向夾套催化劑床可以采用多孔道結(jié)構(gòu)，可以采用激光、化學(xué)或機(jī)械方式進(jìn)行孔道形成，也可以采用大孔徑加網(wǎng)的組合形式，防止催化劑損失掉落。
本發(fā)明通過催化劑床結(jié)構(gòu)形式的變化，可以在保證結(jié)構(gòu)尺寸不變的條件下，大幅度降低催化床床載荷，從而保證單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠，壽命增加。大推力單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)尺寸提出了苛刻要求，僅能通過相應(yīng)的催化劑床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的大推力化，而徑向夾套催化劑床結(jié)構(gòu)在相同的結(jié)構(gòu)尺寸下可以有效減小單組元液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的床載荷，減小催化劑破損率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)整體工作熱環(huán)境，提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。