[發明專利]一種基于微波的熱轉換管、制作方法及熱力推進系統

有效

• 申請號: 201711155325.7
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107989714B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 乙冉冉;范國臣;李月;黃虎;陳巍;張耀磊;易娟;趙大海;王彬;李一帆;海爾瀚
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F02K9/60
• 分類號: F02K9/60;F02K9/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明提供了一種基于微波的熱轉換管、制作方法及熱力推進系統，屬于能量轉換技術領域。所述基于微波的熱轉換管，包括微波吸收管和嵌套在所述微波吸收管內的支撐管，所述微波吸收管用于吸收微波，內徑為1?10mm，壁厚為所述微波波長的四分之一的整數倍，所述支撐管用于承受液態氣體膨脹壓力。本發明利用該熱轉換管加熱液態氣體，通過將高溫液態氣體噴出，可產生KN量級的推進力，可以替代傳統化學推進方式，避免了因攜帶燃料和氧化劑導致的飛行器重量的增加。

技術領域

本發明涉及能量轉換技術領域，特別涉及一種基于微波的熱轉換管、制作方法及熱力推進系統。

背景技術

進出空間是實現空間力量部署和取得制太空權的先決手段，因此新型進出空間技術的發展具有重大意義。目前所使用的航天運載器采用化學推進方式，以液體和固體化學火箭發動機作為動力，必須采用多級串聯的方式將有效載荷發射進入近地軌道，攜帶的燃料和氧化劑的重量要占到飛行器總重的80％～90％，而有效載荷只占到飛行器總重的1％～4％，存在比沖小、載荷能力弱、發射成本高等缺點，不能適應日益頻繁的低成本發射需求。

因此迫切需要探索一種推進方式，實現航天運載器快速、高效發射。

發明內容

本發明技術要解決的問題是：克服現有技術不足，提供一種基于微波的熱轉換管、制作方法及熱力推進系統，利用該熱轉換管加熱液態氣體，通過將高溫液態氣體噴出，可產生KN量級的推進力，可以替代傳統化學推進方式，避免了因攜帶燃料和氧化劑導致的飛行器重量的增加。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于微波的熱轉換管，包括微波吸收管和嵌套在所述微波吸收管內的支撐管，所述微波吸收管用于吸收微波，內徑為1-10mm，壁厚為所述微波波長的四分之一的整數倍，所述支撐管用于承受液態氣體膨脹壓力。

在一可選實施例中，所述微波吸收管的材質為碳化硅、碳/碳復合材料或碳化硼。

在一可選實施例中，所述支撐管的壁厚為1μm-1mm。

在一可選實施例中，所述支撐管為鎢管、碳化鋯管或碳化鉿管。

一種基于微波的熱轉換管的制備方法，包括：

在芯棒上涂覆一層液態金屬或金屬碳化物，固化得到支撐管；

在所述支撐管上制備一層微波吸收材料，得到微波吸收管，其中，所述微波吸收管內徑為1-10mm，壁厚為所述微波波長的四分之一的整數倍；

抽掉所述芯棒，得到基于微波的熱轉換管。

在一可選實施例中，所述微波吸收管的材質為碳化硅、碳/碳復合材料或碳化硼。

在一可選實施例中，所述支撐管的壁厚為1μm-1mm。

在一可選實施例中，所述支撐管為鎢管、碳化鋯管或碳化鉿管。

一種基于微波的熱力推進系統，其特征在于，包括微波源、液態氣體供給裝置、力產生裝置及多根熱轉換管，所述微波源用于向所述多根熱轉換管發射微波，所述熱轉換管包括微波吸收管和嵌套在所述微波吸收管內的支撐管，所述微波吸收管用于吸收微波，內徑為1-10mm，壁厚為所述微波波長的四分之一的整數倍，所述支撐管用于承受液態氣體膨脹壓力，所述液態氣體供給裝置與所述多根熱轉換管的一端連通，用于向所述熱轉換管內輸送液態氣體，所述多根熱轉換管給所述液態氣體加熱，且另一端與所述力產生裝置連通，所述力產生裝置用于將加熱后的液態氣體噴出產生力。

在一可選實施例中，所述液態氣體供給裝置還包括液態氣體自循環管路，所述力產生裝置通過所述液態氣體自循環管路降溫。

在一可選實施例中，所述液態氣體供給裝置包括通過管路連通的貯箱及渦輪泵，所述貯箱用于存儲液態氣體，所述渦輪泵用于給所述液態氣體增壓。