[發明專利]液化氣推進劑控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710388976.4
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN107187618B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張鑫彬;郭加利;鮮亞平;王曉露;江金林
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40;B64G1/42
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫

本發明公開一種液化氣推進劑控制系統，該控制系統包含：貯箱，其存儲液態推進劑；推進劑管理裝置，其連接貯箱的輸出端；推力器，其連接推進劑管理裝置的輸出端。在微小沖量輸出時，推進劑管理裝置束縛液態推進劑在貯箱與推進劑管理裝置之間，推進劑管理裝置內的氣態推進劑輸出至推力器噴出，系統處于冷氣推進模式；在較大沖量輸出時，貯箱下游壓力下降，貯箱內的氣泡壓力驅動液態推進劑漫過推進劑管理裝置，輸出至推力器并在噴管處進行閃蒸射流。本發明通過推進劑管理裝置能夠適應沖量需求多變的場合，當在微小沖量需求時，處于冷氣推進模式，提高推進系統的比沖，當沖量需求較大時，進入閃蒸射流模式，滿足大沖量需求，同時節省了成本。

技術領域

本發明公開一種微小衛星推進系統控制技術，具體涉及一種液化氣推進劑控制系統及控制方法。

背景技術

以液化氣為推進劑的冷氣推進技術具有實施成本低、可靠性好等優點，因此是目前應用較多的空間推進技術。實際應用中，為了克服冷氣貯存密度較低的缺點，將推進劑液化貯存，需要工作時，再通過加熱使之汽化。目前，對于這種工作時推進劑要由液態轉換為氣態的推進系統，其工作模式主要有兩種：冷氣推進模式和閃蒸射流模式，這兩種方式各有優缺點。

冷氣推進模式的液氣轉換發生在貯箱內部，其特點是液氣轉換相對充分，比沖和密度比沖高。此方案中，貯箱內部設計有推進劑管理裝置（PMD），將液態推進劑約束在貯箱內部，使氣態工質覆蓋瓶口；同時能提供足夠的氣液轉換界面保證充足的氣液轉換，不影響氣相推進劑的供應。存在的問題，PMD尺寸不能太小，推進劑充液量高時，若液位高過管理器，管理器作用有限，而減小加注量顯然是不經濟的； PMD尺寸設計大時，會使貯箱重量增加較多。同時由于PMD內置于貯箱內，貯箱的設計、加工成本高，制作周期長。實際采用內置PMD方案時亦難以完全避免液態工質噴出。

閃蒸射流工作模式，液態工質從貯箱直接到推力器，其液氣轉換發生在噴管喉部，利用液體溫度高于所處壓力下飽和蒸汽溫度時發生劇烈蒸發（閃蒸）的現象進行。閃蒸射流形成過程中，氣體蒸發所需熱量來自于其余部分液體的顯熱，即通過一部分液體溫度下降供給另一部分液體蒸發，工作期間貯箱溫度和推力較恒定。這種模式的缺點是液氣轉換不完全，比沖較低。

發明內容

本發明提供一種液化氣推進劑控制系統及控制方法，能提高推進系統比沖，降低貯箱加工難度和成本。

為實現上述目的，本發明提供一種液化氣推進劑控制系統，其特點是，該控制系統包含：

貯箱，其存儲液態推進劑；

推進劑管理裝置，其連接貯箱的輸出端；

推力器，其連接推進劑管理裝置的輸出端；

在微小沖量輸出時，推進劑管理裝置束縛液態推進劑在貯箱與推進劑管理裝置之間，推進劑管理裝置內的氣態推進劑輸出至推力器噴出，系統處于冷氣推進模式；在較大沖量輸出時，貯箱下游壓力下降，貯箱內的氣泡壓力驅動液態推進劑漫過推進劑管理裝置，輸出至推力器并在噴管處進行閃蒸射流。

上述推進劑管理裝置采用外置式，與貯箱分離布置。

上述推進劑管理裝置內設置有呈輻射狀的葉片結構，葉片之間設有使液體曲率半徑變化產生的表面張力壓差的角縫隙。

上述貯箱與推進劑管理裝置之間可以加設加排閥，液態推進劑通過加排閥加注入貯箱。

上述推進劑管理裝置至推力器之間的管路上可設過濾器，過濾器過濾推進劑中的雜質。

上述推進劑管理裝置至推力器之間的管路上可設有自鎖閥；推力器工作時自鎖閥保持打開，推力器停止工作時自鎖閥保持關閉。

上述推進劑管理裝置至推力器之間的管路上可設壓力傳感器，檢測控制系統內的壓力。

一種上述液化氣推進劑控制系統的控制方法是：