本发明涉及喷注器，尤其涉及一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器。
背景技术：
1、液体火箭发动机通常自身携带氧化剂和燃料，用于在推力室中燃烧产生高温燃气，进而通过喷管产生推力。喷注器是液体火箭发动机燃烧室最关键的组件，其功能是将氧化剂和燃料雾化、掺混，以形成高效燃烧。喷注器的性能通过雾化粒径、混合均匀性与燃烧特性来反映，因此喷注器的结构设计需要考虑推进剂(氧化剂和燃料)的物性、混合比、动量比以及燃烧室压力等因素。针对不同的工作参数和应用需求，选择合理的喷注器结构，能够保证较高的燃烧效率、较高的燃烧稳定性以及可靠的热防护性能。
2、目前，行业内应用最广泛的喷注器为气液双组元喷注器，其通常采用常规肼类和煤油等作为推进剂。常规肼类例如无水肼、一甲基肼、偏二甲肼在常温下的粘度均＜1mpa.s，饱和蒸汽压依次为1.92kpa、6.61kpa和20kpa，煤油在常温下的粘度为1.961mpa.s，饱和蒸汽压约0.09kpa，而液氧、液氢和液甲烷这几类低温推进剂常温下为气态。但在某些特殊领域中，无法采用常规肼类和煤油等作为燃料，只能使用低饱和蒸汽压、高粘度的液体作为燃料，如新型离子液体类燃料，其在常温下的粘度＞20～601mpa.s，饱和蒸气压＜0.01kpa，可以看出粘度明显偏高数十倍，而饱和蒸汽压明显降低。相比常规肼类和煤油等推进剂，低饱和蒸汽压、高粘度的燃料一方面由于高粘度会使雾化比较困难，另一方面饱和蒸汽压会影响推进剂的蒸发燃烧过程，对燃烧时滞产生明显的影响，因此在设计适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器时，需要综合考虑高效雾化燃烧、可靠点火以及喷注器的热防护性能等。
3、现有的气液双组元喷注器采用低饱和蒸汽压、高粘度的液体作为燃料时，由于燃料黏度高，气液混合时旋不起来，导致产生各种燃烧问题。例如使用传统的中心气直流、外侧液离心喷嘴时，气液剪切困难，雾化混合效果差；使用中心液直流、外侧气剪切喷嘴时，雾化效果差；使用中心液离心、外侧气直流/旋流喷嘴则掺混效果差，同时容易出现自激振荡不稳定现象；同时上述喷注器结构属于同轴喷嘴，当低饱和蒸汽压、高粘度的推进剂在燃烧室下游蒸发燃烧时，燃烧效率低且存在燃烧不稳定因素。另外，使用传统的针栓式喷注器时，气液两相推进剂雾化、蒸发和燃烧停留时间短，对于低饱和蒸汽压、高粘性燃料而言，燃烧效率低，同时火焰难以稳定在回流区。虽然使用预混式/内混式喷注器和气助雾化喷注器，可以解决燃料黏度高的问题，但预混式/内混式喷注器容易出现回火现象，安全性较差，气助雾化喷注器需要额外的辅助雾化气，供应系统复杂，工程应用价值低。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有的推力室喷注形式难以满足低蒸汽压、高粘性燃料的高效雾化燃烧应用需求的技术问题，而提供了一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器。
2、为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为：
3、一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特殊之处在于，包括液相喷嘴、气相喷嘴、喷注器基体、喷注器端盖以及隔离整流栅；
4、所述液相喷嘴为一端端头封闭的筒体结构，气相喷嘴为轴向贯通的筒体结构；
5、所述喷注器基体的中心位置轴向开设有通孔，通孔的一端为喷口，气相喷嘴同轴设置在通孔内且远离喷口一端，液相喷嘴同轴套设在气相喷嘴内；液相喷嘴端头封闭的一端朝向喷口方向设置，且缩进通孔内，使通孔内缩进的空间形成缩进室；液相喷嘴外侧壁与气相喷嘴内侧壁之间形成环缝，气相喷嘴外侧壁与通孔内侧壁连接；
6、所述喷注器端盖同轴设置在喷注器基体远离喷口的一端，且连接处设置为第一空腔；所述隔离整流栅为轴向设有贯通孔的柱形结构，隔离整流栅设置在第一空腔内，且一端端面与喷注器端盖连接，外侧壁与另一端端面均与喷注器基体连接；
7、所述隔离整流栅连接喷注器端盖的端面同轴开设有环形槽，用于与喷注器端盖之间形成环形腔；隔离整流栅连接喷注器基体的端面同轴开设有圆形槽，用于与喷注器基体之间形成第二空腔；环形腔和第二空腔之间周向均匀开设有多个连接环形腔和第二空腔的均流孔；
8、所述喷注器端盖上开设有液相入口和气相入口；
9、所述液相喷嘴和气相喷嘴远离喷口的一端均与隔离整流栅连接；隔离整流栅的贯通孔两端分别与液相入口及液相喷嘴开口端连通，气相入口与环形腔连通设置；
10、所述气相喷嘴侧壁对应第二空腔的位置周向开设有多个切向孔，用于从第二空腔向所述环缝内旋流供气；所述液相喷嘴侧壁上沿周向开设有多个径向孔，用于从液相喷嘴内侧向所述环缝内直流供液；所述切向孔入口的位置高于切向孔出口的位置，且切向孔的位置高于径向孔的位置。
11、进一步地，所述切向孔的孔径为1～2mm，气相喷嘴的筒体壁厚为2～4mm；
12、所述径向孔的孔径为0.2～1mm，液相喷嘴的筒体壁厚为径向孔孔径的2～5倍。
13、进一步地，多个所述切向孔沿气相喷嘴的轴向分为m排，m≥1，当m≥2时，相邻两排切向孔之间的间距大于等于切向孔孔径的2倍；
14、多个所述径向孔沿液相喷嘴的轴向分为n排，n≥1，当n≥2时，相邻两排径向孔之间的间距为径向孔孔径的2～5倍；
15、所述环缝的宽度为切向孔孔径的0.5～1.5倍，环缝横向截面面积与径向孔沿轴向投影面积的比值小于等于2；
16、所述切向孔和径向孔的最小轴向间距大于等于5mm。
17、进一步地，所述切向孔的数量为10～30个，1≤m≤4，
18、所述径向孔的数量为4～16个，1≤n≤2。
19、进一步地，还包括液腔密封圈和气腔密封圈；
20、所述隔离整流栅包括柱形底座和同轴设置在柱形底座上的凸起，柱形底座和凸起轴向贯通；
21、所述柱形底座连接凸起的一端端面及凸起外侧壁均与喷注器端盖连接，柱形底座的外侧壁及远离凸起的一端端面均与喷注器基体连接；
22、所述凸起与喷注器端盖的连接处采用液腔密封圈进行轴向密封，用于实现液体燃料和气体氧化剂的隔离；
23、所述柱形底座外侧喷注器端盖和喷注器基体的连接处采用气腔密封圈进行径向密封，用于实现气体氧化剂与外界的隔离。
24、进一步地，所述液腔密封圈和气腔密封圈均为橡胶o型圈。
25、进一步地，还包括液喷嘴密封垫；
26、所述液相喷嘴远离喷口的一端与隔离整流栅螺纹连接；
27、所述液喷嘴密封垫设置在液相喷嘴和隔离整流栅的连接处，用于实现液体燃料和气体氧化剂的隔离；
28、所述液喷嘴密封垫为多层金属密封垫。
29、进一步地，所述喷注器基体具有喷口一端的端面上沿周向设置有一圈平面凸起，用于使平面凸起内侧的喷口位置处形成面板。
30、进一步地，所述缩进室的内径与深度的比值范围为0.5～2；
31、所述均流孔的数量为8～16个，孔径为2～4mm。
32、进一步地，所述喷注器端盖与喷注器基体之间通过周向均布的多个紧固螺钉固连；
33、所述隔离整流栅与气相喷嘴之间、气相喷嘴与喷注器基体之间采用限位装配，装配公差小于0.02mm；
34、所述液相喷嘴封闭端采用导圆角处理，其圆角半径为液相喷嘴筒体外径的0.25～0.5倍。
35、本发明相比于现有技术的有益效果如下：
36、1、本发明提供的一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，结合液相喷嘴和气相喷嘴的结构，在气相喷嘴侧壁上沿周向开设多个切向孔旋流供气，在液相喷嘴侧壁上沿周向开设多个径向孔直流供液，旋流喷出的气体和直流喷出的液体在环缝中相互剪切，并在缩进室实现低饱和蒸汽压、高粘度推进剂的高效预混；预混后的双组元推进剂通过喷注器出口喷出后，液体燃料在气体氧化剂的高速旋流作用下实现了气液双组元推进剂的大锥角分布、高效雾化、稳定燃烧，并同时保证了喷注器的可靠热防护。
37、2、本发明提供的一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，在缩进室内液体径向和气体旋流喷射相结合的同轴喷嘴优化布局，构成了气液双组元推进剂半内混式喷注结构，相对于内混式喷嘴，避免了回火风险与流量调配复杂性，相对传统的气液同轴式喷嘴、针栓式喷嘴而言，不仅提升了高粘度燃料的雾化掺混品质，延长了低饱和蒸汽压燃料在燃烧室的停留时间，在同等燃烧室尺寸下，能够获得更高的燃烧效率，有利于燃烧室的小型化设计。
38、3、本发明在喷注器基体具有喷口一端的端面上沿周向设置有一圈平面凸起，用于在平面凸起内侧的喷口位置处形成面板，进而在面板处形成稳定的燃烧回流区，保证火焰的稳定性，降低点火难度，保证了点火可靠性。
1.一种适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
5.根据权利要求1-4任一所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
10.根据权利要求1所述的适用于低饱和蒸汽压、高粘度燃料的气液双组元喷注器，其特征在于：
