[發明專利]一種固液混合式燃氣增壓系統及其控制方法

有效

• 申請號: 202011605536.8
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112664352B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 周明龍;張舜禹;姜丹丹;任建軍;岳文駿;郭涵婧;翟艷鵬
• 申請（專利權）人: 上海空間推進研究所
• 主分類號: F02K9/50
• 分類號: F02K9/50;F02K9/56;F02K9/60
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明涉及推進劑貯箱增壓領域內的一種固液混合式燃氣增壓系統及其控制方法，包括固體燃氣增壓模塊、液體燃氣填充模塊以及發動機燃料貯箱；所述固體燃氣增壓模塊、所述液體燃氣填充模塊以及發動機燃料貯箱依次連通；所述固體燃氣增壓模塊產生燃氣并通入所述液體燃氣填充模塊內，所述液體燃氣填充模塊受到通入燃氣的壓力并產生高溫燃氣，所述高溫燃氣流入下游的所述發動機燃料貯箱內。本發明固液混合式燃氣增壓系統復雜度低，可靠性高，節省了增壓系統在航天姿軌控動力系統中的體積。

技術領域

本發明涉及推進劑貯箱增壓領域，具體地，涉及一種固液混合式燃氣增壓系統及其控制方法。

背景技術

姿軌控動力系統是航天器的關鍵分系統之一，主要為各種航天器在飛行過程的姿態穩定和控制、軌道轉移、軌道修正提供控制力和控制力矩，被廣泛應用于衛星、飛船、導彈、運載火箭、深空探測器等重要的航天器中。具有響應快速、控制方便等特點。一般姿軌控動力系統的運作是由增壓系統為燃料貯箱提供壓力，推動燃料貯箱中的燃料以一定的壓力進入姿軌控發動機控制閥中，當控制閥開啟時進入發動機燃燒室進行反應，最終通過尾噴管噴出產生推力。由于姿軌控動力系統中除個別軌控發動機體積和質量較大外，其余發動機體積和質量一般較小，因此整個姿軌控動力系統的主要質量和體積都集中在發動機的增壓系統、推進劑貯箱以及發動機上。

目前常規典型的姿軌控動力系統采用高壓氣體恒壓擠壓式增壓系統來推動燃料貯箱，完成整個姿軌控動力系統進行燃料供給，高壓氣體擠壓式供應系統中，高壓氣路主要由氣瓶、導管、多通、充氣閥、電爆閥、高壓傳感器及相關支架等組成，對于整個系統尤其是彈用姿軌控系統來說，高壓氣體擠壓式增壓系統的氣瓶占據著系統較大的質量和空間，同時由于氣路中存在高壓，對其的連接和密封也面臨著嚴峻的可靠性考驗。并且對于某些航天產品來說對于貯存和快速響應能力具有較高的需求，擠壓式增壓系統在長儲階段一般只完成燃料的加注，其內部的高壓氣體一般需要臨射前進行充填，部分系統則是在氣體充填后定期檢查和補充高壓氣體，應急發射時響應速度較慢。

有研究者想要通過液體燃氣增壓系統來代替高壓氣體擠壓式增壓系統，以降低姿軌控動力系統中發動機的燃氣增壓系統的質量，減少發動機的燃氣增壓系統的體積，但是常規的單級液體燃氣增壓系統，盡管相較于高壓氣體擠壓式增壓系統其體積有了減小，但是系統中的壓力放大貯箱為了能夠產生足夠多的面積差完成壓力放大，其結構質量往往較大，導致整個燃氣增壓方案的質量相比于高壓氣體增壓方案優化并不明顯。

經現有技術檢索發現，中國發明專利公開號為CN106194500A，公開了一種應用于液體火箭的三合氣增壓系統，包括氦氫氣瓶(1)、氧氣瓶(2)、流量控制單元和催化床(5)；氦氫氣瓶(1)中預先存儲氦氣和氫氣的混合氣體；氧氣瓶(2)中存儲氧氣；兩個氣瓶通過流量控制單元控制氣瓶內氣體輸出的流量，輸出的氦氣、氫氣以及氧氣的混合氣體通過催化床氣并釋放熱量，將氦氣、水蒸氣和反應剩余的氧氣加溫后進入貯箱增壓。(5)進行催化反應，氧氣和氫氣反應后生成水蒸。該發明專利仍然存在占用空間體積大等問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種固液混合式燃氣增壓系統及其控制方法。

根據本發明提供的一種固液混合式燃氣增壓系統，包括固體燃氣增壓模塊、液體燃氣填充模塊以及發動機燃料貯箱；

所述固體燃氣增壓模塊、所述液體燃氣填充模塊以及發動機燃料貯箱依次連通；

所述固體燃氣增壓模塊產生燃氣并通入所述液體燃氣填充模塊內，所述液體燃氣填充模塊受到通入燃氣的壓力并產生高溫燃氣，所述高溫燃氣流入下游的所述發動機燃料貯箱內。

一些實施方式中，所述固體燃氣增壓模塊包括固體燃氣發生器、增壓燃氣氣瓶以及減壓閥，所述固體燃氣發生器、所述增壓燃氣氣瓶以及所述減壓閥依次連通，所述減壓閥與所述液體燃氣填充模塊連通。