[發明專利]一種實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火方法

有效

• 申請號: 202010387860.0
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111550328B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張濤;陳君;劉瀛龍;楊春雷;張志偉;汪旭東;高晨光;于金盈;劉旭輝;白松;楊小菊;陳陽;楊蕊;周旭冉;庚喜慧;趙立偉;李星光
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: F02K9/95
• 分類號: F02K9/95
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火方法，采用脈沖點火的方式使少量推進劑進入催化床，通過少量推進劑在催化床內的緩慢分解放熱，使催化床溫度從初始溫度逐步升高，當催化床溫度和燃燒室壓力達到一定量值后，再進行發動機穩態工作，即可實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火。本發明有效解決了運載火箭上面級發動機點火前需要催化床提前預熱的點火模式，可有效縮短發動機點火響應時間，提高系統可承接載荷、同時降低了發動機研制成本。

技術領域

本發明涉及一種實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火方法，屬于液體火箭發動機的單組元催化分解推力器技術領域。

背景技術

針對運載火箭輔助動力無毒化的迫切需求，開展可常溫啟動的無毒硝酸羥胺(HAN)單組元發動機技術研究已迫在眉睫。HAN發動機需要外在預熱(催化床需要預熱到120℃)才能實現啟動。這就增加了系統的復雜性，在一定程度上提高了火箭發動機的研制成本。關鍵就在于如何使HAN催化分解反應迅速啟動。最直接有效的方式是通過不同的發動機點火程序來實現催化床預熱，通過熱量不斷累積，達到發動機能夠穩定啟動的溫度區間。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提出了一種實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火方法，解決了目前單組元發動機啟動工作前催化床需預熱到120℃才能啟動的劣勢，減少了需要攜帶電池、加熱器和配套管路等相關配置，降低了火箭的安裝成本，緩解了系統應用的復雜性。

本發明的技術方案是：

一種實現硝酸羥胺發動機快速常溫啟動的點火方法，包括步驟如下：

1)在催化前床中間位置處布置多個待測點，利用溫度傳感器獲取待測點處的溫度值；在燃燒室中間位置的外壁面布置壓力傳感器；所述發動機的推力范圍為60～200N；

2)在常溫工作環境下，打開電磁閥閥門，在電磁閥閥門開啟后，硝酸羥胺基推進劑通過電磁閥閥門流入到噴注器內，然后經由噴注器的毛細管噴入推力室內；控制電磁閥閥門開啟關閉時間的占空比按照時間/占空比0.05s/2s，脈沖開閉10次，即開啟0.05s，關閉2s，并循環10次；通過溫度傳感器和壓力傳感器記錄實測的溫度和壓力值；所述推力室包括：催化前床、催化后床、燃燒室、噴管；

3)判斷是否催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，若催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，則進入步驟9)；反之，則進入步驟4)；所述啟動溫度值為200℃，啟動壓力值的取值范圍為0.3～0.5Mpa，優選的啟動壓力值為0.4Mpa；

4)調整電磁閥閥門開啟關閉時間的占空比，按照時間/占空比0.1s/1s，脈沖開閉10次，即開啟0.1s，關閉1s，循環10次；并通過溫度傳感器和壓力傳感器的記錄實測的溫度和壓力值；然后判斷是否催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，若催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，則進入步驟9)；反之，則進入步驟5)；

5)調整電磁閥閥門開啟關閉時間的占空比，按照時間/占空比0.2s/1s，脈沖開閉10次，即開啟0.2s，關閉1s，并循環10次；并通過溫度傳感器和壓力傳感器的記錄實測的溫度和壓力值；然后判斷是否催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，若催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，則進入步驟9)；反之，則進入步驟6)；

6)調整電磁閥閥門開啟關閉時間的占空比，按照時間/占空比0.2s/0.5s，脈沖開閉10次，即開啟0.2s，關閉0.5s，并循環10次；并通過溫度傳感器和壓力傳感器的記錄實測的溫度和壓力值；然后判斷是否催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，若催化前床溫度達到啟動溫度值且燃燒室壓力達到啟動壓力值，則進入步驟9)；反之，則進入步驟7)；