[發明專利]一種開式循環液氧煤油發動機系統及使用方法

有效

• 申請號: 202010300282.2
• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111502864B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 劉上;韓紅偉;馮耀輝;李平;王藝杰;童飛;蒲光榮;秦新華
• 申請（專利權）人: 西安航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/46;F02K9/95;F02K9/60
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 唐沛

本發明公開了一種開式循環液氧煤油發動機系統及使用方法。該系統采用低成本的液氧、煤油作為推進劑，滿足發動機的起動、點火功能，并降低了發動機生產成本，同時也滿足了火箭發射無毒化的要求。該發動機系統的采用同軸設置的渦輪、煤油泵、氧化劑泵；氧化劑泵的入口與氧化劑供應源連通，煤油泵的入口與煤油供應源連通，兩個泵的出口均與推力室連通；渦輪上設有火藥起動器；渦輪通過管道與所述燃氣發生器連通，且渦輪上設有排氣管，燃氣發生器的頭部安裝煙火點火器；氧化劑輸出副管路的一端與氧化劑輸出主管路連通，另一端與燃氣發生器連通；煤油輸出副管路的一端與煤油輸出主管路連通，另一端與燃氣發生器連通。

技術領域

本發明屬于液體火箭發動機技術領域，具體是一種開式循環液氧煤油發動機系統及使用方法。

背景技術

液氧煤油作為運載火箭的一種無毒、無污染的推進劑組合，具有比沖性能高、成本低、使用維護方便的特點，在當前運載火箭中得到廣泛的應用。由于當前代運載火箭液氧煤油主動力發動機為補燃循環，雖然發動機的比沖性能高，但由于補燃循環發動機的系統壓力高，導致發動機系統復雜，組件的生產、試驗難度大，發動機的生產和使用維護成本較高，產量也較低。現役常規運載火箭采用常規推進劑開式循環發動機，雖然系統簡單、使用維護方便，但推進劑毒性大，推進劑價格高，且面臨被更新換代的需求。

綜合當前運載火箭發展和更新換代的需要，需結合補燃循環液氧煤油發動機和常規推進劑開式循環發動機的優點，從而設計一種液氧煤油發動機系統，以簡化補燃循環發動機系統的復雜程度，減少組件數量，達到降低發動機生產、試驗成本的目的，并提高發動機固有可靠性，從而實現火箭發射的無毒化。

發明內容

為了解決現有技術問題存在的問題，本發明結合了補燃循環液氧煤油發動機和循環發動機的特點，設計了一種開式循環液氧煤油發動機系統及使用方法，采用低成本的液氧、煤油作為推進劑，滿足發動機的起動、點火功能，并減少了發動機的組件數量，降低發動機生產成本，同時也滿足了火箭發射無毒化的要求。

本發明的技術解決方案如下：

本發明提供了一種開式循環液氧煤油發動機系統，包括推力室、同軸式渦輪泵組件、氧化劑輸出主管路、煤油輸出主管路、燃氣發生器、煙火點火器、火藥起動器、氧化劑輸出副管路、煤油輸出副管路以及氮氣吹除閥；

同軸式渦輪泵組件包括同軸設置的渦輪、煤油泵、氧化劑泵；

氧化劑泵的入口與外部氧化劑供應源連通，氧化劑泵的出口通過氧化劑輸出主管路與推力室連通，且氧化劑輸出主管路上安裝氧化劑主閥；

煤油泵的入口與外部煤油供應源連通，煤油泵的出口通過煤油輸出主管路與推力室連通，且煤油輸出主管路上安裝煤油主閥；

渦輪上設有火藥起動器；渦輪通過管道與所述燃氣發生器連通，且渦輪上設有排氣管，燃氣發生器的頭部安裝煙火點火器；燃氣發生器中氧化劑和煤油的混合比在0.35～0.45的范圍內；

氧化劑輸出副管路的一端與所述氧化劑輸出主管路連通，另一端與燃氣發生器連通，氧化劑輸出副管路上安裝氧化劑副閥；

煤油輸出副管路的一端與所述煤油輸出主管路連通，另一端與燃氣發生器連通，煤油輸出副管路上安裝煤油副閥；

氮氣吹除閥在煤油輸出主管路和煤油輸出副管路上各安裝一個，或者在氧化劑輸出主管路和氧化劑輸出副管路上各安裝一個，或者在煤油輸出主管路、煤油輸出副管路、氧化劑輸出主管路和氧化劑輸出副管路上各安裝一個，用于對系統進行吹除；

氧化劑主閥、煤油主閥、氧化劑副閥、煤油副閥均采用氣動閥門。

進一步地，上述所述氧化劑輸出副管路和煤油輸出副管路上均安裝有用于控制流量的汽蝕管。

進一步地，上述煤油輸出主管路和煤油輸出副管路上安裝有節流圈。