燃气发生器的设计目标可以归纳如下:
①在一个紧凑部件中地产生所需的流量、温度和压力的燃气;
②启动和关机过程平滑,没有陡的温度峰、压力振荡或过量的未燃推进剂;
③根据控制系统要求,能够在较大的推进剂流量和混合比(对于双组元推进剂)范闱内工作;
④能够保持关机,不需要复杂的吹除和泄出系统;
⑤对于需要多次启动的发动机系统,能够实现再启动。
工作特点编辑
(1)燃气温度低。一般为650〜900°C,主要取决于涡轮叶片材料的许用温度。
(2)余氧系数偏离化学当量的余氧系数。通常采用富燃的低余氧系数,优点是燃气与室壁的相容性好;燃气产物的分子量低,做功能力较大。四氧化二氮/偏二甲肼等自燃推进剂的燃气发生器,余氧系数为0.05〜0.08,质量流量密度为20〜80g/(cm2·s)。发生器的流量占发动机总流量的2%〜3%。
(3)集中燃烧。富燃的发生器,其氧化剂喷嘴排列在喷注面的中心区,与相邻的燃料喷嘴组成较高的余氧系数。边区只有燃料喷嘴。保证可靠的点火,稳定燃烧,防止出现低频不稳定燃烧。
(4)停留时间长。一般为5〜12ms,以保证出口温度均匀,避免燃气局部温度升高,烧蚀涡轮叶片。自燃推进剂的停留时间选择小些,而液氧/煤油非自燃推进剂的停留时间选择大些。
燃气发生器的设计应当考虑到:
(1)在喷注面中心区,选择较高的余氧系数。四氧化二氮/肼类燃料,中心区的余氧系数α≈0.12~0.20。保证可靠点火,持续稳定燃烧;
(2)选择较高的喷嘴压降,改善雾化混合质量,防止出现低频不稳定燃烧;
(3)选择足够的停留时间,保证燃气的出口温度均匀;
(4)力求结构简单、可靠。燃气发生器作为一个独立的组件进行装配焊接,液压液流试验。它可以单独的进行热试,以考验和评定启动点火和稳定工作的可靠性。
RD-119发动机的燃气发生器采用了热分解方式。燃气发生器由外壳、插入部件、点火药与点火器组成。外壳由壳体1和外盖9组成。壳体与盖均用耐热合金制成,在壳体的底部焊有转接管19,后者将燃气发生器与涡轮的喷嘴集气环相连;还焊有套管嘴2,通过此管嘴将燃料(偏二甲肼)导入燃气发生器中。