[發(fā)明專利]一種固體鋰推進(jìn)劑恒溫液態(tài)輸送裝置及其輸送方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110301151.7
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102392757A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王海興;陳士強(qiáng);耿金越
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F02K9/24
• 分類號: F02K9/24
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)(MPDT)地面試驗(yàn)領(lǐng)域，具體來說，是一種磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)(MPDT)地面試驗(yàn)領(lǐng)域中的固體鋰推進(jìn)劑恒溫液態(tài)輸送方法。

背景技術(shù)

磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)(MPDT)是一種典型的電磁式空間電推進(jìn)系統(tǒng)，具有高比沖、大推力范圍、長壽命、高控制精度、可重復(fù)啟動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，在航天器姿軌控、深空探測和星際航行等任務(wù)中具有廣闊應(yīng)用前景。

磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)可以以氫氣、鋰、氖、氬、氙等為推進(jìn)劑，利用磁場和電流相互作用生成洛倫茲力來加速等離子體態(tài)推進(jìn)劑產(chǎn)生推力，因此也被稱為洛倫茲力加速器(Lorentz?Force?Accelerator)。MPDT的基本形式是由頭部為錐形的棒狀陰極和環(huán)繞陰極的圓柱形陽極組成。MPDT工作時(shí)，通過在陰極和陽極之間放電形成電弧，推進(jìn)劑形成的高溫等離子體。對于自身磁場磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)，電流通過等離子體生成感生磁場，感生的磁場與電流相互作用形成軸向的洛侖茲力，加速推進(jìn)劑排出發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生推力；對于外加磁場磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)，推進(jìn)劑在外加磁場、感生磁場和電流的共同作用下實(shí)現(xiàn)加速。

通過地面試驗(yàn)對MPDT發(fā)動(dòng)機(jī)的各種性能進(jìn)行研究正在世界范圍內(nèi)開展。試驗(yàn)測試表明鋰可以為磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)提供優(yōu)秀的推進(jìn)性能，是磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑的首選。有效的實(shí)現(xiàn)對鋰磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)劑供給是進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)的基礎(chǔ)，直接影響試驗(yàn)效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種固體鋰推進(jìn)劑恒溫液態(tài)輸送裝置及其輸送方法，適用于以固體堿金屬鋰為推進(jìn)劑的磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)液態(tài)推進(jìn)劑供給，針對磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的推進(jìn)劑在常溫下是固體的情況，解決了推進(jìn)劑固體堿金屬鋰可控溫度液化和流量精確控制的難題。

一種固體鋰推進(jìn)劑恒溫液態(tài)輸送裝置，包括液態(tài)鋰推進(jìn)劑供給分裝置和冷卻水控制分裝置。

所述液態(tài)鋰推進(jìn)劑供給分裝置包括鋰貯箱、活塞、步進(jìn)電機(jī)與推進(jìn)劑管路；其中，鋰貯箱底部通過推進(jìn)劑管路與磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)相連；鋰貯箱外壁上安裝有鋰貯箱加熱膜，活塞設(shè)置在鋰貯箱內(nèi)部，通過由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞在鋰貯箱內(nèi)進(jìn)行活塞運(yùn)動(dòng)；在推進(jìn)劑管路的外壁上安裝有推進(jìn)劑管路加熱膜。

冷卻水控制分裝置包括循環(huán)冷卻水貯箱、第一冷卻水管路和第二冷卻水管路；其中，第一冷卻水管路盤繞在推進(jìn)劑管路上，兩端均與冷卻水貯箱連通；在第一冷卻水管路的出水端處安裝有第一出水閥與第一過濾器，回水端安裝有第一回水閥。

第二冷卻水管路盤繞在鋰貯箱上部，兩端均與循環(huán)冷卻水貯箱連通；在第二冷卻水管路的出水端處安裝有第二出水閥與第二過濾器，第二冷卻水管路的回水端處安裝有第二回水閥。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、本發(fā)明輸送裝置針對鋰磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)中推進(jìn)劑供給裝置的特殊要求，采用帶有加熱膜的推進(jìn)劑貯箱和推進(jìn)劑管路分別存儲、輸送液態(tài)鋰推進(jìn)劑，并通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)工作控制活塞實(shí)現(xiàn)了液態(tài)鋰推進(jìn)劑的流量可控精確供給，且全部裝置實(shí)現(xiàn)了溫度監(jiān)測，增強(qiáng)了輸送裝置的穩(wěn)定性、實(shí)用性、易操作性和精度；

2、本發(fā)明裝置中采用冷卻水管以盤繞的方式固定在推進(jìn)劑管路外壁上，由此實(shí)現(xiàn)了推進(jìn)劑管路的控制，可避免使用普通閥門容易造成的閥門凝結(jié)損耗，大大延長了推進(jìn)劑管路的壽命，并且有效提高了試驗(yàn)效率和操作的實(shí)用性；

3、本發(fā)明裝置可有效的解決地面試驗(yàn)中磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)液態(tài)鋰推進(jìn)劑恒溫供給間題，可使推進(jìn)劑有效、向磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)輸送。

附圖說明

圖1為本發(fā)明輸送裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于本發(fā)明輸送裝置的輸送方法流程圖。

圖中：

1-液態(tài)鋰推進(jìn)劑供給分裝置2-冷卻水控制分裝置?3-磁等離子體動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)

4-真空艙????????????????101-鋰貯箱?????????102-活塞

103-步進(jìn)電機(jī)????????????104-推進(jìn)劑管路?????105-鋰貯箱加熱膜

106-推進(jìn)劑管路加熱膜????107-第一溫度傳感器?108-第二溫度傳感器

201-循環(huán)冷卻水貯箱??????202-第一冷卻水管路?203-第二冷卻水管路

202a-第一出水閥?????????202b-第一回水閥????202c-第一過濾器

203a-第二出水閥?????????203b-第二回水閥????203c-第二過濾器

具體實(shí)施方式