一种可实现多喷注角度的防回流喷注器

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一种可实现多喷注角度的防回流喷注器
申请号	CN202310244691.9	申请日	2023-03-15	公开(公告)号	CN115977803A	公开(公告)日	2023-04-18
申请人	成都流体动力创新中心;			发明人	陈勇; 杨杰; 戴天阳; 袁博; 郑汉生; 杨阳;
摘要	本发明涉及一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，包括：喷注器主体，喷注器主体内设有用于供推进剂向外喷注的腔体，腔体底端设有推进剂输送孔；用于自主调节腔体的喷口区域大小的动态调节装置，其包括设置在腔体内部的防回流挡板，以及用于带动防回流挡板沿腔体轴向往复运动的升降部；防回流挡板外侧边缘和腔体内壁在水平方向上所产生的环形缝隙即为喷口区域，防回流挡板外壁与腔体内壁共同形成喷注引导区，用于引导推进剂沿预设喷注方向喷注；其中，当防回流挡板沿轴向往复运动时可以改变喷口区域大小，从而自动调节实现喷注与防回流功能。本发明中的喷注器具有小体积、高稳定性以及高燃料利用率等优势，尤其适用于小型飞行器的发动机设计。
权利要求	1.一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，包括：喷注器主体（1），所述喷注器主体（1）内设有用于供推进剂向外喷注的腔体（14），靠近所述腔体（14）的底端处还设有推进剂输送孔（12）；用于自主调节所述腔体的喷口区域面积大小的动态调节装置，所述动态调节装置包括：设置在所述腔体内部的至少一个防回流挡板（2），以及用于带动所述防回流挡板沿所述腔体的轴向往复运动的升降部；所述防回流挡板（2）的外侧边缘和所述腔体内壁在水平方向上所产生的环形缝隙即为所述喷口区域，所述防回流挡板的外壁与所述腔体内壁共同形成喷注引导区，用于引导所述推进剂沿预设喷注方向通过所述喷口区域向外喷注；其中，当所述推进剂在所述腔体内沿第一方向向外喷注时，所述防回流挡板（2）受到所述推进剂所施加的第一作用力，并在所述第一作用力的作用下通过所述升降部沿所述第一方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域将逐渐增大，以使得所述推进剂能够通过所述喷口区域向外喷注；当所述推进剂在所述喷注器外部发生燃烧时将会产生高温气体，所述防回流挡板受到所述高温气体所施加的第二作用力，且在所述第二作用力的大小大于所述第一作用力时，所述防回流挡板将在所述第二作用力的作用下通过所述升降部沿第二方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域逐渐减小，以限制所述高温气体逆流回所述腔体中；其中，所述第一方向为所述底端至所述喷口区域的方向，所述第二方向与所述第一方向相反。 2.根据权利要求1所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述腔体还包括与所述腔体同轴设置的中心杆（13），所述中心杆的外壁与所述腔体内壁之间形成有用于供所述推进剂螺旋上升的上升引导区；其中，所述上升引导区为绕所述轴向形成的环形缝隙，所述防回流挡板（2）通过所述升降部设置在所述中心杆上。 3.根据权利要求2所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述升降部为弹性部件（4），所述防回流挡板（2）为朝向所述第一方向开口的凹面结构或锥面结构，其中，所述防回流挡板（2）套设在所述中心杆（13）上，所述弹性部件设置在所述防回流挡板的内侧，用于带动所述防回流挡板在预设活动范围内进行往复运动；所述动态调节装置还包括：安装在所述中心杆上，并用于固定所述弹性部件的固定件（3），其中，所述固定件（3）与所述弹性部件（4）的第一端相连接或者相互接触，从而限制所述第一端的位移，所述弹性部件的第二端则朝向所述防回流挡板内侧设置；当所述防回流挡板（2）受到所述第一作用力或者第二作用力的作用时，所述弹性部件的第二端也将相应地进行压缩或者拉伸，从而使得所述防回流挡板能够沿所述中心杆的轴向实现往复运动。 4.根据权利要求3所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述弹性部件包括：拉簧、压簧和/或气推杆。 5.根据权利要求3所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述固定件与所述中心杆通过螺纹配合相连接。 6.根据权利要求1所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，当所述防回流挡板为凹面结构时，所述防回流挡板的最大外侧边缘处的至少两条切线相交形成的夹角即为所述防回流挡板的夹角，所述防回流挡板的设计模型为：；其中，为所述夹角，为所述防回流挡板的最大半径，为所述夹角的顶点与所述防回流挡板的最大外侧边缘所在平面之间的间距。 7.根据权利要求1所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述防回流挡板包括：喷注部（2a），以及与所述喷注部的底端固定连接的防逆流引导部（2b）；其中，所述喷注部的直径沿最大外侧边缘处向其底端的方向逐渐减小，所述防逆流引导部的纵截面呈曲面设置，且所述喷注部和所述防逆流引导部共同形成上大下小的凹面结构；当所述防回流挡板通过所述升降部安装在所述腔体内时，所述喷注部的外壁与所述腔体内壁之间形成尺寸逐渐收缩的贴合区，所述贴合区的朝外开口处即为所述喷口区域；而所述防逆流引导部的外壁与所述腔体内壁形成防逆流引导区；当所述推进剂进入所述防逆流引导区时，所述推进剂在所述防逆流引导部的曲面外壁的引导下可以继续进入所述贴合区，并且随着所述推进剂的向上推进所述贴合区也相应地上移，此时所述喷口区域也逐渐增大，以使得所述推进剂在推动力和所述贴合区的挤压作用下，在向外喷注时沿所述喷口区域的环向均匀雾化形成细小的颗粒。 8.根据权利要求2所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述推进剂输送孔的输送方向沿所述环形缝隙的切向方向设置，所述推进剂将通过所述推进剂输送孔沿所述切向方向进入所述上升引导区，进而以螺旋上升的方式进入所述喷注引导区。 9.根据权利要求2所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述升降部为螺杆，所述螺杆的一端与所述防回流挡板固定连接，所述螺杆的另一端与所述中心杆通过螺纹配合，且所述螺纹的间距沿所述第一方向逐渐增大，当所述螺杆进行正向旋转时，所述螺杆将带动所述防回流挡板沿所述第一方向进行运动；其中，当所述第一作用力大于所述第二作用力时，所述螺杆正向旋转并带动所述防回流挡板沿所述第一方向移动，所述喷口区域增大；当所述第二作用力大于所述第一作用力时，所述螺杆反向转动并带动所述防回流挡板沿所述第二方向移动，所述喷口区域减小。 10.根据权利要求1所述的一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，其特征在于，所述腔体中靠近所述喷口区域处的内径大于所述底端的内径；和/或，所述防回流挡板的最大边缘处的内径大于所述腔体的内径。
说明书全文	一种可实现多喷注角度的防回流喷注器技术领域 [0001] 本发明涉及旋转爆震发动机技术领域，尤其涉及一种可实现多喷注角度的防回流喷注器。背景技术 [0002] 旋转爆震发动机是基于爆震燃烧原理的新型动力装置，其利用脉冲/连续旋转爆震波产生的高温、高压燃气来产生推力。旋转爆震发动机主要由喷注器、环形燃烧室组成，推进剂从燃烧室的封闭端喷入，产生一个或多个爆震波在燃烧室头部旋转传播，燃烧产物从另一端高速排出，从而产生推力。由于爆震波在燃烧室旋转传播，喷注器出口处的静压变化如图1所示，在爆震波处压力达到最大值，随着爆震波的移动，喷注器开口处的压力逐渐减小，直到下一个爆震波的到来，压力再次达到最大值。然而随着压力的骤增，喷注器开口上方的压力大于喷注压力，使得高温气体进入喷注管内，将烧蚀喷注器，降低喷注器使用寿命。 [0003] 对于典型气态燃料的旋转爆震发动机来说，燃烧气体的压力大约是初始新鲜混合物压力的7‑10倍。燃烧室一般采用无阀喷射方法。高压燃烧气体可以在燃烧室上游传播，因为该系统在喷射器和燃烧室之间没有机械结构上的阻碍。但对于液态双组元推进剂来说，液体燃料的凝固相反应爆炸也会对喷注面产生损伤，影响正常的喷射混合。这样需要有装置来保护喷注面，确保发动机的正常工作。 [0004] 美国航空航天局的格伦研究中心提出了一种基于Tesla型的喷注器，如图2所示（图2中左侧、右侧箭头分别示意了高阻、低阻的方向），该喷注器通过在喷注腔内设置多个防回流腔的方式在一定程度上实现反向高阻、正向低阻，从而防止高温气体回流到喷注器管道内，增大喷注器的使用寿命。但是，防回流腔的设计会大大增加喷注器的体积，具体地，防回流腔的结构设计将会增加喷注器的最大内径，连续设置多个防回流腔还将增长整个喷注器的腔体长度。并且，当爆炸燃烧产生的回流压力达到或接近最大值时，这样的喷注结构仍然很难有效地抵挡高温高压气体的回流。 [0005] 例如，申请公布号为CN104919249A的发明专利申请，其公开了一种增压燃烧装置及方法，该装置中的氧化剂供给管道即采用了Tesla型的结构设计。具体地，该供给管道内设置有若干个气动阀子组件，而气动阀子组件又由包括附接件和多个环状圈部段的若干部分制成，该附接件将子组件联接至管道，多个环状圈部段螺纹连接在一起以形成子组件。因此，要采用这种Tesla型的结构设计既涉及到多个结构复杂气动阀子组件的加工，并且还要对多个自动阀子组件进行配合安装。可见这种Tesla型结构设计无论是加工难度还是加工成本都是非常高的。发明内容 [0006] 本发明的目的在于提供一种适用于飞行器（例如，人造卫星、无人机等）的可实现多喷注角度的防回流喷注器，以部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，该防回流喷注器能够减小喷注器的必要体积，并提高整个旋转爆震发动机在长期工作运行（如重复机动）的工作稳定性以及对燃料的利用率。 [0007] 为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：一种可实现多喷注角度的防回流喷注器，包括： [0008] 喷注器主体，所述喷注器主体内设有用于供推进剂向外喷注的腔体，靠近所述腔体的底端处还设有推进剂输送孔； [0009] 用于自主调节所述腔体的喷口区域面积大小的动态调节装置，所述动态调节装置包括：设置在所述腔体内部的至少一个防回流挡板，以及用于带动所述防回流挡板沿所述腔体的轴向往复运动的升降部；所述防回流挡板的外侧边缘和所述腔体内壁在水平方向上所产生的环形缝隙即为所述喷口区域，所述防回流挡板的外壁与所述腔体内壁共同形成喷注引导区，用于引导所述推进剂沿预设喷注方向通过所述喷口区域向外喷注；其中， [0010] 当所述推进剂在所述腔体内沿第一方向向外喷注时，所述防回流挡板受到所述推进剂所施加的第一作用力，并在所述第一作用力的作用下通过所述升降部沿所述第一方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域将逐渐增大，以使得所述推进剂能够通过所述喷口区域向外喷注； [0011] 当所述推进剂在所述喷注器外部发生燃烧时将会产生高温气体，所述防回流挡板受到所述高温气体所施加的第二作用力，且在所述第二作用力的大小大于所述第一作用力时，所述防回流挡板将在所述第二作用力的作用下通过所述升降部沿所述第二方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域逐渐减小，以限制所述高温气体逆流回所述腔体中； [0012] 其中，所述第一方向为所述底端至所述喷口区域的方向，所述第二方向与所述第一方向相反。 [0013] 在一些实施例中，所述腔体还包括与所述腔体同轴设置的中心杆，所述中心杆的外壁与所述腔体内壁之间形成有用于供所述推进剂螺旋上升的上升引导区；其中，所述上升引导区为绕所述轴向形成的环形缝隙，所述防回流挡板通过所述升降部设置在所述中心杆上。 [0014] 在一些实施例中，所述升降部为弹性部件，所述防回流挡板为朝向所述第一方向开口的凹面结构或锥面结构，其中，所述防回流挡板套设在所述中心杆上，所述弹性部件设置在所述防回流挡板的内侧，用于带动所述防回流挡板在预设活动范围内进行往复运动； [0015] 所述动态调节装置还包括：安装在所述中心杆上，并用于固定所述弹性部件的固定件，其中，所述固定件与所述弹性部件的第一端相连接或者相互接触，从而限制所述第一端的位移，所述弹性部件的第二端则朝向所述防回流挡板内侧设置； [0016] 当所述防回流挡板受到所述第一作用力或者第二作用力的作用时，所述弹性部件的第二端也将相应地进行压缩或者拉伸，从而使得所述防回流挡板能够沿所述中心杆的轴向实现往复运动。 [0017] 在一些实施例中，所述弹性部件包括：拉簧、压簧和/或气推杆。 [0018] 在一些实施例中，所述固定件与所述中心杆通过螺纹配合相连接。 [0019] 在一些实施例中，当所述防回流挡板为凹面结构时，所述防回流挡板的最大外侧边缘处的至少两条切线相交形成的夹角即为所述防回流挡板夹角，所述防回流挡板的设计模型为： [0020] ； [0021] 其中，为所述夹角，且为所述防回流挡板的最大半径，为所述夹角的顶点O与所述防回流挡板的最大外侧边缘所在平面之间的间距。 [0022] 在一些实施例中，所述防回流挡板的纵截面下方呈圆弧设计，从而引导进入所述喷注引导区的所述推进剂在所述防回流挡板的上方形成液膜，所述液膜呈夹角在90°‑120°之间的类锥形结构。 [0023] 在一些实施例中，所述推进剂输送孔的输送方向沿所述环形缝隙的切向方向设置，所述推进剂将通过所述推进剂输送孔沿所述切向方向进入所述上升引导区，进而以螺旋上升的方式进入所述喷注引导区。 [0024] 在一些实施例中，所述防回流挡板包括：喷注部，以及与所述喷注部的底端固定连接的防逆流引导部； [0025] 其中，所述喷注部的直径沿最大外侧边缘处向其底端的方向逐渐减小，所述防逆流引导部的纵截面呈曲面设置，且所述喷注部和所述防逆流引导部共同形成上大下小的凹面结构；当所述防回流挡板通过所述升降部安装在所述腔体内时，所述喷注部的外壁与所述腔体内壁之间形成尺寸逐渐收缩的贴合区，所述贴合区的朝外开口处即为所述喷口区域；而所述防逆流引导部的外壁与所述腔体内壁形成防逆流引导区； [0026] 当所述推进剂进入所述防逆流引导区时，所述推进剂在所述防逆流引导部的曲面外壁的引导下可以继续进入所述贴合区，并且随着所述推进剂的向上推进所述贴合区也相应地上移，此时所述喷口区域也逐渐增大，以使得所述推进剂在推动力和所述贴合区的挤压作用下，在向外喷注时沿所述喷口区域的环向均匀雾化形成细小的颗粒。 [0027] 在一些实施例中，所述升降部为螺杆，所述螺杆的一端与所述防回流挡板固定连接，所述螺杆的另一端与所述中心杆螺纹配合，且所述螺纹的间距沿所述第一方向逐渐增大，当所述螺杆进行正向旋转时，所述螺杆将带动所述防回流挡板沿所述第一方向进行运动；其中，当所述第一作用力大于所述第二作用力时，所述螺杆正向旋转并带动所述防回流挡板沿所述第一方向移动，所述喷口区域增大；当所述第二作用力大于所述第一作用力时，所述螺杆反向转动并带动所述防回流挡板沿所述第二方向移动，所述喷口区域减小。 [0028] 在一些实施例中，所述腔体中靠近所述喷口区域处的内径大于所述底端的内径。 [0029] 在一些实施例中，所述防回流挡板的最大边缘处的直径（或内径）大于所述腔体的内径。 [0030] 有益技术效果： [0031] 本发明所提供的防回流喷注器包括以下优势： [0032] 1、稳定性好，本发明的防回流挡板设计在当外部高温气体出现回流倾向时，可以快速地实现防回流效力的自动调节，并且防回流倾向越大时，防回流挡板的防回流效力越高（即喷注区域面积减小为0）。因此面对压力逐渐增大的高温气体，防回流挡板可以全程对喷注器内部腔体进行有效防护（换句话说，本发明提供了一种自限性的调节装置，该调节装置可以根据推进剂的压力或者高温气体的压力敏锐地调节喷注区域的开口大小），进而保证该喷注器在重复机动或长期工作下具有良好的工作稳定性。 [0033] 2、推进剂（即燃料）利用率高，防回流挡板外壁与腔体内壁之间依次形成有喷注引导区、圆环状的喷口区域，推进剂在依次通过喷注引导区、喷注区域向外喷注时可以被破碎为细小颗粒，并通过喷注均匀分散在喷注器上方以实现充分地燃烧。其中，较高的燃料利用率也可以进一步地减小卫星的燃料携带量，从而进一步地适应于卫星小型化设计趋势； [0034] 3、体积小，由于本发明采用的是“上下运动”的防回流挡板设计，无需额外加长腔体长度或内径尺寸即可实现良好的防回流效力，因此与现有的防回流设计相比，本发明的喷注器更有利于实现喷注器的小体积化需求，从而适应于当前的卫星小型化设计趋势。 [0035] 进一步地，由于本发明的喷注器具有小体积化的特点，其对于供油系统的动力供给要求也相应减低，例如，对于供油系统在推进剂入口处所提供的压力仅需要达到1Mpa甚至是几十Kpa，即能够实现推进剂的喷注。并且，小体积化的喷注器也将在一定程度上减小发动机的启动时间（如推进剂的推送路程减小，推进过程耗时也更短）。也即是说，本发明的小体积化喷注器有助于在低压供油系统下实现小型卫星中发动机的快速机动。附图说明 [0036] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。 [0037] 图1为喷注器开口处静压变化示意图； [0038] 图2为Tesla型喷注器的结构示意图； [0039] 图3为本发明一示例性实施例中喷注器的截面示意图； [0040] 图4为本发明一示例性实施例中推进剂的喷注路线示意图； [0041] 图5为本发明一示例性实施例中的防回流过程中，高温气体和推进剂的流动路线示意图； [0042] 图6为本发明一示例性实施例中喷注器的局部结构示意图； [0043] 图7为本发明一示例性实施例中防回流挡板两侧的推进剂、高温气体的流动路线示意图； [0044] 图8为本发明一示例性实施例中防回流挡板的结构示意图； [0045] 图9为本发明一示例性实施例中的喷注器的内径、夹角标示示意图； [0046] 图10为本发明一示例性实施例中喷注器的爆炸示意图； [0047] 图11为本发明一示例性实施例中喷注器的示意图； [0048] 图12为图10所示喷注器的竖截面示意图； [0049] 图13为图10所示喷注器的局部截面示意图； [0050] 图14为图10所示喷注器的腔体结构示意图； [0051] 图15为图10所示的防回流挡板的结构示意图； [0052] 图16为本发明又一示例性实施例中的推进剂的喷注路线示意图； [0053] 图17为本发明又一示例性实施例中的推进剂的回流路线示意图。 [0054] 其中，1为喷注器主体，11为推进剂输送环，12为推进剂输送孔，13为中心杆，14为腔体，14a为上升引导区，14b为喷注引导区，14b‑1为贴合区，14b‑2为防逆流引导区，2为防回流挡板，2a为喷注部，2b为防逆流引导部，3为固定件，4为弹性部件。具体实施方式 [0055] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0056] 本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。 [0057] 本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。 [0058] 本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0059] 本文中“和/或”包括任何和所有一个或多个列出的相关项的组合。 [0060] 本文中“多个”意指两个或两个以上，即其包含两个、三个、四个、五个等。 [0061] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。 [0062] 如在本说明书中使用的，术语“大约”，典型地表示为所述值的+/‑5%，更典型的是所述值的+/‑4%，更典型的是所述值的+/‑3 %，更典型的是所述值的+/‑2 %，甚至更典型的是所述值的+/‑1 %，甚至更典型的是所述值的+/‑0.5%。 [0063] 在本说明书中，某些实施方式可能以一种处于某个范围的格式公开。应该理解，这种“处于某个范围”的描述仅仅是为了方便和简洁，且不应该被解释为对所公开范围的僵化限制。因此，范围的描述应该被认为是已经具体地公开了所有可能的子范围以及在此范围内的独立数字值。例如，范围1〜6的描述应该被看作已经具体地公开了子范围如从1到3，从 1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及此范围内的单独数字，例如1，2，3，4，5和6。无论该范围的广度如何，均适用以上规则。 [0064] 名词释义： [0065] 本发明中“类锥形结构”指的与锥形（也被称为“圆锥”）或锥形的局部结构相同或者近似的几何结构。其中，锥形的局部结构指的是锥形去除掉尖部（也即锥形顶点所在的一端）所获得的部分几何形体。 [0066] 本发明中的“小型飞行器”指的是体型相对较小的飞行器，例如，无人机、人造卫星以及小型空间探测器等各类飞行器。这一类飞行器由于体型较小（例如，其长度/宽度可能仅有数米，甚至数十厘米）因而所需的推力/动力也相对较小，这类飞行器内部的旋转爆震发动机在燃烧/爆炸过程中的冲击力也会相对有限。然而，即便是小型飞行器内部的燃料的燃烧冲击力相对有限，这一过程中所产生的高温高压气体仍然很容易对发动机的喷注口产生损伤，而这将大大降低发动机的工作稳定性，从而导致其难以重复机动或是长期工作。 [0067] 但是由于其飞行任务的特殊性，例如，需要多次调整姿态、多次变轨或是长期助力飞行等等，将要求旋转爆震发动机能够长期稳定的待命或工作。换句话说，针对无人机、人造卫星等小型飞行器来说，需要旋转爆震发动机能够重复机动。为了解决上述技术问题，如图3‑图17所示，本发明提供了一种双组元的离心式防回流喷注器，该喷注器具有小体积、喷注效果以及工作稳定性好的特点，尤其适用于小型飞行器的发动机设计。 [0068] 实施例一 [0069] 如图3所示，本发明提供了一种适用于空天推进系统的可实现多喷注角度的防回流喷注器，包括： [0070] 喷注器主体1，所述喷注器主体1内设有用于供推进剂向外喷注的腔体14，靠近所述腔体14的底端处还设有推进剂输送孔12； [0071] 用于自主调节（或者说，自限性调节）所述腔体的喷口区域面积大小的动态调节装置，所述动态调节装置包括：设置在所述腔体内部的至少一个防回流挡板2，以及用于带动所述防回流挡板沿所述腔体的轴向往复运动的升降部；所述防回流挡板2的外侧边缘和所述腔体内壁在水平方向上所产生的环形缝隙（本文中也被称为“第一环形缝隙”）即为所述喷口区域，所述防回流挡板的外壁与所述腔体内壁共同形成喷注引导区14b，用于引导所述推进剂沿预设喷注方向通过所述喷口区域向外喷注；其中， [0072] 当所述推进剂在所述腔体内沿第一方向向外喷注时，所述防回流挡板2受到所述推进剂所施加的第一作用力，并在所述第一作用力的作用下通过所述升降部沿所述第一方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域将逐渐增大，以使得所述推进剂能够通过所述喷口区域向外喷注； [0073] 当所述推进剂在所述喷注器外部发生燃烧时将会产生高温气体，所述防回流挡板受到所述高温气体所施加的第二作用力，且在所述第二作用力的大小大于所述第一作用力时，所述防回流挡板将在所述第二作用力的作用下通过所述升降部沿所述第二方向发生运动或者偏移，此时所述喷口区域逐渐减小，以限制所述高温气体逆流回所述腔体中； [0074] 其中，所述第一方向为所述底端至所述喷口区域的方向，所述第二方向与所述第一方向相反。 [0075] 需要说明的是，本发明实施例中的防回流挡板通过所述升降部沿第一方向或第二方向发生运动或偏移，可以是防回流挡板在升降部的直接带动（如防回流挡板与升降部固定连接）下发生运动或偏移，也可以是防回流挡板直接在推进剂或者高温气体的作用下发生运动或偏移，而升降部可以通过升降或收缩运动为防回流挡板提供往复运动的活动空间。 [0076] 具体地，当喷注器开口（也即喷嘴）处的压力较小时，如图4、6所示，腔体内部的推进剂可以以旋转上升的方式顺利地通过喷注引导区、喷注区域向外喷注。当喷注器开口处的压力逐渐增大时（如燃烧/爆炸生成了大量高温气体），喷注区域的面积逐渐减小甚至减小为零，如图5、图7所示，此时内部的推进剂将在喷注引导区处或喷注引导区下方发生回流，而高温气体也在防回流挡板的限制作用下无法进入喷注腔体内部。因而本发明实施例中的动态调节装置能够对喷注腔体内部进行有效保护，从而提高喷注器的使用寿命，以满足小型飞行器的重复机动需求。 [0077] 随着近年来的航空航天领域的技术发展，卫星的制造难度、成本和体积都在逐步减少，卫星也逐渐产生了小型化、低成本的趋势。本发明中的喷注器采用了“上下运动式（即沿轴向往复运动）”的防回流挡板，以及圆环状喷注区域的协同设计，可以为小型化卫星对应地提供一种小体积、低耗能（具体为少燃料、低供压）的发动机。 [0078] 具体地，由于本发明中的动态调节装置通过自动的上下运动就能够实现良好的防回流功能，无需额外增大喷注器的内径或者长度，因此，最终生产的喷注器更容易满足小型化的设计需求。同时，本发明还将借助防回流挡板进一步地将喷注区域设置为圆环状，从而使得腔体内部的推进剂可以通过圆环状的喷注区域更加均匀地向外喷注，进而有利于实现推进剂在喷注器上方的充分燃烧，提高推进剂的利用率。换句话说，该喷注器可以有效降低发动机的能耗，由此可以减小飞行器的燃料携带量，这也将进一步贴合于目前的卫星的小型化设计需求。 [0079] 为了保证推进剂的顺利喷注，通常对于推进剂的推进动力（或者说，推进剂的入口压力）也有着严格的要求。例如，对于常见的大型火箭而言，推进剂的入口压力通常高达30‑40Mpa。而本发明的喷注器小型化可以减小推进剂的必要推进动力或压力，更适用于发动机的低压供油系统，有助于实现低成本卫星的研发设计。 [0080] 优选地，在一些实施例中，所述腔体中还包括与所述腔体同轴设置的中心杆13，所述中心杆的外壁与所述腔体内壁之间形成有用于供所述推进剂螺旋上升的上升引导区14a；其中，所述上升引导区14a为绕所述轴向形成的环形缝隙（在本文中也被称为“第二环形缝隙”，如图6中的剖面图A‑A所示），所述防回流挡板2通过所述升降部设置在所述中心杆上。 [0081] 优选地，在一些实施例中，所述升降部为弹性部件4，所述防回流挡板2为朝向所述第一方向开口的凹面结构或锥面结构，其中，所述防回流挡板2套设在所述中心杆13上，所述弹性部件设置在所述防回流挡板的内侧，用于带动所述防回流挡板在预设活动范围内进行往复运动； [0082] 相应地，所述动态调节装置还包括：安装在所述中心杆上，并用于固定所述弹性部件的固定件3，其中，所述固定件3与所述弹性部件4的第一端相连接或者相互接触，从而限制所述弹性部件第一端的位移，所述弹性部件的第二端则朝向所述防回流挡板内侧设置； [0083] 当所述防回流挡板2受到所述第一作用力或者第二作用力的作用时，所述弹性部件的第二端也将相应地进行压缩或者拉伸，从而使得所述防回流挡板能够沿所述中心杆的轴向实现往复运动。 [0084] 在一些实施例中，所述弹性部件的第二端与防回流挡板的内侧（即朝向喷注器上方的一侧）底部固定连接，因此在防回流挡板往复运动的过程中，弹性部件也将在外部作用下（即防回流挡板的带动下）相应地受到压缩或者拉伸。 [0085] 或者，在另一些实施例中，弹性部件的第二端与防回流挡板的内侧底部并没有固定，此时在防回流挡板的向下运动过程中，防回流挡板对弹性部件施加的作用力（如压力）也逐渐减小，因此弹性部件也将自主地恢复原状。 [0086] 例如，在一些具体的实施例中，弹性部件位于防回流挡板的内侧，其初始状态呈自然状态（即弹性部件除本身重力以外，不受到任何拉力或者压力作用），而当防回流挡板在推进剂作用下向上运动时，弹性部件将在防回流挡板的作用下进行压缩。 [0087] 或者，在另一些具体的实施例中，弹性部件位于防回流挡板的外侧（即朝向喷注器腔体的一侧），其中，弹性部件的第一端、第二端分别与中心杆的顶端、防回流挡板的外侧底部固定连接。 [0088] 在一些实施例中，所述弹性部件包括：拉簧、压簧、或者气推杆中的一种或多种，相应的，预设活动范围为弹性部件的弹性变形范围。 [0089] 例如，在一些具体的实施例中，固定件为螺钉，弹性部件为弹簧/压簧。具体地，防回流挡板、弹性部件依次套设在中心杆上，且弹性部件位于防回流挡板的上方（也即弹性部件设置在防回流挡板的内侧），螺钉的杆部固定在中心杆的顶端（优选地，中心杆的顶端内部设置有用于与螺钉螺纹配合的内螺纹）。其中，螺钉的头部尺寸/直径大于弹性部件的尺寸/直径，因而螺钉的头部可以限制弹性部件的移动范围。 [0090] 本发明实施例中，弹性部件具有一定缓冲作用，可以防止防回流挡板在受到高温气体冲击或者推进剂推动的瞬间就发生高速移动，从而在一定程度上避免防回流挡板因高速运动而发生倾斜，甚至由于倾斜角度过大卡住造成喷注器失效。 [0091] 并且，正由于弹性部件的设置可以保证防回流挡板在整个上下运动过程中保持相对平稳的姿态，在喷注器的工作全程中，防回流挡板的最大外边缘（也即防回流挡板的开口边缘）与喷注腔体开口边缘之间的间隔处处相等，即所形成的第一环形缝隙（也即喷口区域）为标准圆环结构。因此，这也能够有利保障腔体内部的推进剂可以通过环形缝隙均匀地向喷注区域的外周进行喷注，进而能够将破碎的细小颗粒均匀分散至喷注器上方。 [0092] 在一些实施例中，所述升降部与所述中心杆通过螺纹配合相连接。 [0093] 例如，在一些实施例中，升降部为螺杆或螺钉，其外侧设置有外螺纹，中心杆的内部设置有与外螺纹相配合的内螺纹，升降部和中心杆通过内、外螺纹的相互配合从而实现相互连接。 [0094] 为了进一步地保证推进剂在喷注过程中能够被破碎成均匀细小的颗粒状，并能够进行均匀地喷注与分散。本实施例中还对防回流挡板的结构进行了优化设计，也即是对喷注引导区进行优化设计。 [0095] 例如，在一些实施例中，如图10‑图13，以及图15所示，所述防回流挡板优选地采用凹面结构设计，此时所述防回流挡板的最大外侧边缘处（也即防回流挡板对外开口一侧）的至少两条切线相交形成的夹角即为所述防回流挡板的夹角（如图8所示），且所述夹角的范围优选地设置为90°至120°，为了保证防回流挡板既能够引导推进剂向上喷注，同时推进剂还可以被破碎成细小均匀的颗粒，所述防回流挡板的优化设计模型为： [0096] ； [0097] 其中，为所述夹角，且为所述防回流挡板的最大半径，为所述夹角顶点O与所述防回流挡板的最大外侧边缘所在平面之间的间距。 [0098] 优选地，防回流挡板呈环形凹面设置，且防回流挡板的直径（或内径）从开口至底部处逐渐减小。在防回流挡板的开口边缘处（也即最大边缘处）任意选取两点引出切线，这两条切线将在防回流挡板的下方相交。防回流挡板的底部还设有底部开口，用于套设在中心杆上。 [0099] 在一些实施例中，如图9所示，推进剂的喷注角度为防回流挡板的夹角的一半，即，。 [0100] 优选地，在一些实施例中，如图15所示，所述防回流挡板2包括：喷注部2a，以及与所述喷注部的底端固定连接的防逆流引导部2b。其中，喷注部2a与防逆流引导部2b可以为一体成型，也可以通过其他机械加工方式固定连接。 [0101] 具体地，所述喷注部的直径沿最大外侧边缘处（相当于防回流挡板的开口处）向其底端的方向逐渐减小，所述防逆流引导部的纵截面呈曲面设置以减小防回流挡板对推进剂向上推进过程中的阻力，且所述喷注部和所述防逆流引导部共同形成上大下小的凹面结构；当所述防回流挡板通过所述升降部安装在所述腔体内时，所述喷注部的外壁与所述腔体内壁之间形成尺寸逐渐收缩的贴合区14b‑1（如图8所示），所述贴合区的朝向喷注器外部的开口处即为所述喷口区域；而所述防逆流引导部的外壁与所述腔体内壁形成防逆流引导区14b‑2，用以防止推进剂在防回流挡板的阻挡下沿反方向发生逆流；其中，喷注区和防逆流引导区共同形成了喷注引导区； [0102] 当所述推进剂进入所述防逆流引导区时，所述推进剂在所述防逆流引导部的曲面外壁的引导下可以继续进入所述贴合区，并且随着所述推进剂的向上推进所述贴合区也相应地上移，此时所述喷口区域也逐渐增大，以使得所述推进剂在推动力（即由发动机的供油系统所提供的动力）和所述贴合区的挤压作用下（由于贴合区为尺寸向上逐渐减小的狭窄空间，推进剂在沿贴合区向上推进的过程中也将逐渐受到挤压），在向外喷注时沿所述喷口区域的环向均匀雾化形成细小的颗粒。 [0103] 本发明实施例中，由喷注部和防逆流引导部所组成的凹面结构在与高温气体接触时具有相对较大的接触面积，因此在推进剂燃烧并产生高温气体时，可以更快地作出响应，即向下运动。换句话说，凹面结构或锥面结构的设置可以提高防回流挡板对于高温气体的响应灵敏度（配合弹性部件可以快响应、稳调节）。 [0104] 需要说明的是，本发明实施例中的防逆流引导部2b的曲面外壁起到的“防逆流”作用指的是防止腔体内部的推进剂在上升过程中因受到外部阻力（如防回流挡板的作用）而沿反方向逆流。而整个防回流挡板所起到的“防回流”指的是防止喷注器上方的高温气体回流至腔体内部，对喷注器喷面以及内壁造成损伤。 [0105] 可以理解的是，本发明实施例中可以通过调节防回流挡板夹角的大小来改变喷注角度（也即预设喷注角度），而无需对喷注器的开口结构（即喷嘴结构）进行特殊加工（如设置倾斜角度等），加工难度减小。 [0106] 具体地，工程人员可以根据实际工程环境，如推进剂的选用类型、飞行器对推力大小的需求等等，设定不同的喷注角度。 [0107] 如图6所示，在一些实施例中，所述防回流挡板的截面下方呈圆弧（或者说，曲面）设计，从而引导进入所述喷注引导区的所述推进剂在所述防回流挡板的上方形成类锥形的液膜，所述液膜呈夹角在90°‑120°之间的类锥形结构。本实施例中，防回流挡板下方的圆弧设计可以对推进剂的喷注进一步地起到引导作用，以帮助推进剂实现更好地分散喷注。 [0108] 本实施例中，液膜的稳定形成可以进一步地减缓高温气体对喷注器喷口端面的烧蚀，同时还可以在喷注器上方形成液膜冷却。 [0109] 在一些实施例中，防逆流引导部还可做加厚或结构加强处理。具体地，防逆流引导部上还设置有用于增强所述防逆流引导部的厚度或强度的加强部，例如，在防逆流引导部的内侧增设有一层或多层内壁，或者增加所述防逆流引导部的壁面的厚度以使得防逆流引导部的壁厚大于喷注部的壁厚。 [0110] 在一些实施例中，为了保证推进剂的螺旋上升以及顺利喷注，所述喷注器的端面的粗糙度为Ra1.6，所述推进剂输送孔内壁和所述腔体内壁的粗糙度为Ra1.6 3.2。 ~ [0111] 在一些实施例中，所述推进剂输送孔的输送方向沿所述环形缝隙的切向方向设置，所述推进剂将通过所述推进剂输送孔沿所述切向方向进入所述上升引导区，进而以螺旋上升的方式进入所述喷注引导区。 [0112] 进一步地，在一些实施例中，如图6所示，所述喷注器主体内还设置有推进剂输送环11（与发动机的供油系统连接），所述输送孔用于连通推进剂输送环11与第二环形缝隙。其中，推进剂输送环11和第二环形缝隙为同心圆环设计。 [0113] 优选地，本实施例中的喷注器应用于双相推进剂的离心式喷注器，其中，推进剂输送孔成对设置以供双相推进剂喷注，例如，如图6所示，喷注器的底端处设置有四个推进剂输送孔12。 [0114] 当然，在另一些实施例中，本发明实施例中的喷注器也可以被设计为单相或多相的喷注器。又或者，在另一些实施例中，推进剂输送孔也可以根据工程实际需求被设置为其他数量。 [0115] 在一些实施例中，所述升降部为螺杆，所述螺杆的一端与所述防回流挡板固定连接，所述螺杆的另一端与所述中心杆螺纹配合，且所述螺纹的间距沿所述第一方向逐渐增大，以使得防回流挡板上升省力（减小对推进剂的喷注的影响），下降耗力。当所述螺杆进行正向旋转时，所述螺杆将带动所述防回流挡板沿所述第一方向进行运动。其中，当所述第一作用力大于所述第二作用力时，所述螺杆正向旋转并带动所述防回流挡板沿所述第一方向移动，所述喷口区域增大；当所述第二作用力大于所述第一作用力时，所述螺杆反向转动并带动所述防回流挡板沿所述第二方向移动，所述喷口区域减小。本实施例中可以在不设置有弹性部件的情况下保证防回流挡板的稳定姿态。 [0116] 在一些实施例中，所述腔体中靠近所述喷口区域处的内径大于所述底端的内径。例如，如图14所示，腔体从下到上内径逐渐增大。 [0117] 或者，在一些实施例中，如图16、17所示，所述防回流挡板的最大边缘处的半径大于所述腔体的内径。此时腔体也可以选择设置为直筒状。 [0118] 下面对本发明实施例中的一具体优选实施方式进行说明，本实施例中的动态调节装置包括：防回流挡板、弹性部件以及螺杆。其中，喷注器的腔体14为管状，且该腔体14由下到上（即由底端至开口出的方向）内径逐渐增大。喷注器的底端处成对地设置有推进剂输送孔12，且输送孔的输送方向（即输送孔的轴向方向）与腔体相切设置，以使得推进剂可沿腔体的切线方向被推送至腔体内部。 [0119] 腔体内部设置有中心杆13，且中心杆13和腔体的轴向相互重合，以使得腔体的内壁与中心杆的外壁之间在水平方向上形成环形缝隙，所形成的环形缝隙由下到上外径逐渐增大并形成了供推进剂螺旋上升（推进剂的上升方式如图4所示）的上升引导区14a。因此，本实施例中的推进剂一方面可以沿切向方向进入腔体内部，一方面在进入腔体内后可以在腔体内壁、中心杆外壁的共同引导下顺利地通过螺旋上升的方式向上喷注。另外，螺旋上升的推进剂对防回流挡板所施加的第一作用力也更加均匀，进而可以避免防回流挡板因受力不均匀而发生倾斜甚至卡住的情况。 [0120] 其中，防回流挡板为凹形设计，开口处直径（或内径）最大，底部直径最小，且防回流档板2的最大直径大于腔体内壁底端直径，小于腔体开口处直径，防回流挡板的外壁呈圆弧设计。固定螺钉（或螺杆）与中心杆为同轴配合，固定螺钉的外螺纹与中心杆的内螺纹配合固定，固定螺钉与喷注器顶端平齐安装。弹簧套设在中心杆上，并通过螺钉限位/固定在螺钉与防回流挡板之间。 [0121] 在发动机工作运行时，推进剂依次通过推进剂输送环11、推进剂输送孔12进入腔体内部的上升引导区14a，随着上升引导区14a内部的推进剂增多，喷注器内部压力也会随之增大，从而在防回流挡板2下方产生向上的力（相当于第一作用力），防回流挡板2因向上的力将沿中心杆13向喷注器开口处移动，弹簧将被压缩，随着防回流挡板2向上移动，防回流挡板2与腔体内壁之间会产生环形空隙。此时，进入喷注引导区14b的推进剂将在喷注过程中破碎成细小的颗粒，并在喷注器开口上方形成夹角为θ的类圆锥结构的液膜。破碎成细小颗粒状的推进剂将在喷注器开口上方（具体为液膜上方）充分燃烧，燃烧会导致喷注器开口上方的压力增大。当喷注器开口上方的压力大于喷注器内部压力时，会导致防回流挡板2上方的力（相当于第二作用力）大于防回流挡板2底部的压力，防回流挡板2将会沿着中心杆 13向喷注器底部移动，弹簧将恢复原状，直至防回流挡板2与喷注器内壁接触，防回流挡板2将停止下移，喷注器开口上方的高温气体将从防回流挡板2凹陷处产生回流再次回到喷注器开口上方，从而防止高温气体进入喷注器内部。 [0122] 随着喷注器内部推进剂的增多，喷注器内部压力又会慢慢增大，以使得防回流挡板2再次上升，推进剂再次通过环形空隙进入喷注器开口上方，以此重复上述过程，达到防回流的作用。 [0123] 本发明实施例中的防回流挡板和弹性部件都可以采用套设的方式（即可拆卸的方式）安装在中心杆上。因此，在实际生产加工或者安装过程中，工程技术人员可以便捷地通过更换不同尺寸规格的防回流挡板（如不同夹角、不同直径的防回流挡板）以调节喷注器的喷注角度或喷注区域大小。 [0124] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。 [0125] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。