[發(fā)明專利]氣瓶起動系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機

有效

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• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112761821B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設計）人: 張志浩;葉漢玉;于新宇;楊利民;彭小波
• 申請（專利權）人: 北京星際榮耀空間科技股份有限公司;北京星際榮耀科技有限責任公司
• 主分類號: F02K9/95
• 分類號: F02K9/95
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 康艷艷

本發(fā)明涉及泵壓式液體火箭發(fā)動機技術領域，具體涉及一種氣瓶起動系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機，其中氣瓶起動系統(tǒng)包括：渦輪泵，包括渦輪噴嘴、動葉柵，所述渦輪噴嘴包括分隔開的第一部分、第二部分；氣瓶，與所述第一部分通過第一管路相連，所述第一管路上設有電磁閥；燃氣發(fā)生器，通過第二管路與所述第二部分相連。由于燃氣發(fā)生器及第二部分渦輪噴嘴不與氣瓶連通，這樣就不用必須保證氣瓶末壓高于發(fā)生器內的壓力，而只需保證氣瓶末壓比渦輪動葉柵處的壓力高即可，而渦輪動葉柵處的壓力很低，電磁閥前后的壓差足夠大，燃氣不會返入氣瓶內；且經過一次起動后，氣瓶末壓較高，仍還能再次放氣起動一次，即不需要重復設置一個氣瓶進行二次起動。

技術領域

本發(fā)明涉及泵壓式液體火箭發(fā)動機技術領域，具體涉及一種氣瓶起動系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機。

背景技術

液體火箭發(fā)動機的一種外能源起動方案為氣瓶起動，這種起動方案利用瓶裝的高壓氣體驅動渦輪，高壓氣體一般采用發(fā)動機燃料氣體，如液氧液氫發(fā)動機可采用氫氣，液氧甲烷發(fā)動機可采用甲烷，除此以外，也可選擇氮氣、氦氣。采用這種起動方式，合理選擇氣瓶的容積和壓力以及燃氣發(fā)生器的點火程序，可以保證發(fā)動機能迅速平穩(wěn)起動。對于需要兩次起動的發(fā)動機，可以采用雙氣瓶起動系統(tǒng)，但其結構質量較大。因此，現(xiàn)有技術中也有利用推力室冷卻夾套中經吸熱氣化的燃料氣體，即起動氣瓶在發(fā)動機第一次起動放氣后，再用發(fā)動機工作期間的冷卻夾套中氣化的燃料氣體對氣瓶進行充氣。這樣，就可以用一套起動氣瓶系統(tǒng)來實現(xiàn)發(fā)動機的多次起動。

氣瓶起動系統(tǒng)一般由氣瓶、電磁閥及相應導管組成，當電磁閥打開，高壓氣體被引入渦輪入口集合器，氣體經過渦輪噴嘴、動葉柵驅動渦輪轉動，輸出軸功，然后經渦輪排氣管排出，然后電磁閥關閉，使得燃氣發(fā)生器內的燃氣與氣瓶隔絕，由于電磁閥一般為先導式結構，不能夠反向密封，即當渦輪入口集合器內的壓力高于氣瓶末壓時，燃氣便會反向倒灌進入起動氣瓶，若起動氣瓶采用復合材料，燃氣溫度超過了氣瓶的安全使用溫度，氣瓶將會發(fā)生結構破壞，影響發(fā)動機工作安全，為了避免以上情況出現(xiàn)，起動氣瓶的放氣末壓必須保證比渦輪入口集合器壓力高，即保證高溫燃氣不會反向進入起動氣瓶內部。但是，這樣帶來的問題是增加了氣瓶內氣體的剩余量，預充的氣體不能夠利用充分，在保證相同的起動功率下，增大了氣瓶的容積和壓力等不利因素。

若采用推力室冷卻夾套出口引出的燃料氣體對起動氣瓶進行充氣，氣瓶充氣壓力與渦輪入口壓力相差不大，同時為了保證氣瓶末壓高于渦輪入口壓力，那么起動氣瓶的放氣壓差將會非常小，以至于不能夠起動。除此之外，若采用燃料氣體進行起動，在燃氣發(fā)生器點火前，燃氣發(fā)生器內充滿燃料氣體，容易造成發(fā)生器點火時的壓力峰問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種既能實現(xiàn)二次起動，且可以有效解決氣瓶剩余氣量過多和對氣瓶末壓的限制的問題的氣瓶起動系統(tǒng)及液體火箭發(fā)動機。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種氣瓶起動系統(tǒng)，包括：

渦輪泵，包括渦輪噴嘴、動葉柵，所述渦輪噴嘴包括分隔開的第一部分、第二部分；

氣瓶，與所述第一部分通過第一管路相連，所述第一管路上設有電磁閥；

燃氣發(fā)生器，通過第二管路與所述第二部分相連。

可選地，所述第一部分占所述渦輪噴嘴的比值為A，10％≤A≤30％。

可選地，15％≤A≤20％。

可選地，所述氣瓶起動系統(tǒng)還包括起動集合器，所述起動集合器設置在所述第一部分上，且同時與所述第一部分、所述第一管路相連通。

可選地，所述氣瓶起動系統(tǒng)還包括燃氣集合器，所述燃氣集合器設置在所述第二部分上，且同時與所述第二部分、所述第二管路相連通。

可選地，所述氣瓶起動系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器用于在所述渦輪泵的轉速到達預設轉速時，控制所述燃氣發(fā)生器點火，并控制所述電磁閥關閉。