一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的制作方法

本发明涉及发射场燃气导流设备，具体涉及一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置。

背景技术：

1、火箭发射时发动机向下喷射 3000℃以上的超音速高温燃气，高效导流冷却系统是发射工位的核心安全保障。现有主流导流冷却装置普遍依赖外置电动高压水泵与固定喷淋系统，存在明显的极端工况可靠性短板：点火瞬间的强电磁冲击、高温辐射与熔融飞溅碎屑极易损毁供电线缆与电控元件，一旦水泵失效将直接中断喷淋冷却；同时共用泵组统一恒压供水，无法匹配多助推发动机点火时左右导流通道的差异化热流，高温侧水压不足难以穿透火焰核心，低温侧水量冗余，冷却均匀性差且造成水资源浪费。

2、现有常规直筒固定式喷水孔出水动能有限，超音速横向气流易将刚喷出的水流冲散，仅能在导流壁面形成薄层水膜，无法深入火焰团内部完成全域换热，火焰中心持续存在高温热斑，会加速导流曲面的局部烧蚀，大幅缩短结构使用寿命。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决现有水源供水压力不足而导致所喷射的水柱难以在火焰团内充分渗透的技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，包括：

4、导流通道以及配置于导流通道内的喷水孔；

5、设置于所述导流通道内的获能元件，其于燃气经过时形成动作；

6、布置于水源内的增压机构，其作用于水体，并与所述获能元件保持传动连接。

7、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述获能元件包括转动设置于导流通道内的杯轮。

8、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述杯轮轴芯为中空构造，其中空区域串联于所述喷水孔的供水管路上。

9、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述增压机构包括固定于水源内的收集罩，以及转动设置于收集罩内的叶轮，所述收集罩与杯轮轴端转动连通。

10、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述导流通道以及水源区均为多个，多个所述导流通道沿火焰入口处环形阵列设置，每个所述导流通道内喷水孔由对应增压机构供水。

11、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，多个所述水源区之间保持互通。

12、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述导流通道内设置有调压元件，其随燃气浓度对应调节所述杯轮处燃气压力。

13、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述调压元件包括活动连接于导流通道内的遮挡板，其于势能作用下向所述杯轮靠拢。

14、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，还包括中间存储机构，管路于向所述喷水孔供水过程中同步向中间存储机构内供水，所述遮挡板向杯轮靠近时保持中间存储机构同步向喷水孔供水。

15、作为一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置的优选技术方案，所述中间存储机构与喷水孔之间连接有二次供水回路，所述遮挡板转动设置于导流通道内，其于旋转过程中保持所述二次供水回路导通或封闭。

16、本发明提供的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置具有以下有益效果：

17、本方案依托燃气射流自身动能驱动杯轮联动叶轮完成自增压供水，全程无需电动水泵、外接供电及配套电控设备，大幅简化发射场冷却系统配套设施，降低土建与设备采购运维成本。双侧导流通道分别配备独立动力增压单元，燃气流量更大、温度更高的一侧杯轮转速同步提升，喷水压力自适应匹配热负荷，高压水流可穿透超音速燃气深入火焰团内部，实现燃气全域均匀散热，既消除火焰核心高温热斑，又减少冷却水无效消耗，兼顾冷却性能与节水优势。

18、本方案中导流通道内铰接重力式遮挡板可随燃气流量自适应调节流通截面积，火箭起飞后期燃气动能衰减时，遮挡板回落缩小流道，提升局部气流流速以维持杯轮有效输出水压，避免冷却水压断崖式下跌。同时遮挡板机械联动缓存箱二次供水回路，燃气接近耗尽时自动开启重力补水，依靠缓存箱储备水体持续润湿导流内壁，对残余高温气流完成补冷防护，无需额外增设大型高位储水设施，解决熄火后导流结构裸烧损伤的难题。

19、本方案设置互通式双水槽平衡供水，单侧喷淋大量耗水时两侧水体自动互通补给，稳定叶轮吸水液位，有效规避吸水空化导致的增压失效问题；迷宫管路搭配带浮板密封的缓存箱，可平抑点火瞬间水压波动，消除点火初期壁面无冷却水膜裸烧的隐患。整套流体机械联动机构完全依靠机械结构实现自适应调控，无高温易失效的电气传感部件，极端发射工况下可靠性更高，检修维护工作量更低，适配商业航天高频次重复发射的使用需求。

1.一种用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述获能元件包括转动设置于导流通道内的杯轮。

3.根据权利要求2所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述杯轮轴芯为中空构造，其中空区域串联于所述喷水孔的供水管路上。

4.根据权利要求3所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述增压机构包括固定于水源内的收集罩，以及转动设置于收集罩内的叶轮，所述收集罩与杯轮轴端转动连通。

5.根据权利要求1所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述导流通道以及水源区均为多个，多个所述导流通道沿火焰入口处环形阵列设置，每个所述导流通道内喷水孔由对应增压机构供水。

6.根据权利要求5所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：多个所述水源区之间保持互通。

7.根据权利要求2所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述导流通道内设置有调压元件，其随燃气浓度对应调节所述杯轮处燃气压力。

8.根据权利要求7所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述调压元件包括活动连接于导流通道内的遮挡板，其于势能作用下向所述杯轮靠拢。

9.根据权利要求8所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：还包括中间存储机构，管路于向所述喷水孔供水过程中同步向中间存储机构内供水，所述遮挡板向杯轮靠近时保持中间存储机构同步向喷水孔供水。

10.根据权利要求9所述的用于火箭发射场的可调燃气射流导流装置，其特征在于：所述中间存储机构与喷水孔之间连接有二次供水回路，所述遮挡板转动设置于导流通道内，其于旋转过程中保持所述二次供水回路导通或封闭。