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。
喷注器、燃烧室和喷管采用焊接连接。燃气发生器和推力室的推进剂均由泵后供应,因此两者的室压和喷嘴压降比较接近。燃气发生器工作温度较低,因此室壁的防护措施较简单。燃气发生器的停留时间较长,可以认为燃烧效率接近1。
燃气蒸汽发生器相对常规的燃气蒸汽锅炉优点是:
1、燃气蒸汽发生器从点火到出蒸汽只需2-3分钟即可,而普通的燃气蒸汽锅炉需要20分钟以上。
2、燃气蒸汽发生器结构紧凑,占地面积小不需要搭建锅炉房。
3、不需要和政府部门打交道,因为燃气蒸汽发生器正常水位水容量只有27升不在锅炉技术监检范围之内,所以也不需要专业的锅炉工人,实现全自动操作一键启动。