[實用新型]氧化亞氮發動機

有效

• 申請號: 202020407567.1
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN211819718U
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 楊海峰;王明哲;郭利明;劉業奎;李文鵬;申帥帥;余鵬;孫奪;田蜜;李娜
• 申請（專利權）人: 北京宇航推進科技有限公司
• 主分類號: F02K9/68
• 分類號: F02K9/68
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型提供了一種氧化亞氮發動機。該氧化亞氮發動機包括：分解室，所述分解室內盛放有催化劑，所述分解室上設置有氧化亞氮入口；加熱裝置，所述加熱裝置用于對所述分解室內的催化劑進行加熱。本實用新型中的氧化亞氮發動機能夠作為目前主流有毒推進劑的代替品，并提高氧化亞氮發動機的低溫環境適應性。

技術領域

本實用新型涉及動力設備技術領域，具體而言，涉及一種氧化亞氮發動機。

背景技術

近來自增壓的火箭推進劑越來越受到研究人員興趣。具體來說，氧化亞氮作為一種用于火箭自增壓液體氧化劑。氧化亞氮在室溫下具有大約730psi（5.03Mpa）的飽和蒸氣壓（P_V）。氧化亞氮的一些重要熱力學性質見表1。這使得氧化亞氮成為一種有吸引力的火箭動力系統推進劑，因為它可以從貯箱中排出，而不需要復雜的增壓系統或渦輪泵(因此稱為自增壓)。氧化亞氮易存儲，相對無毒，易于控制。因此，對于目前發射系統中通常使用的傳統的氧化劑和單組元推進劑（如液氧（LOX）、四氧化二氮（N₂O₄）、肼（N₂H₄）），它通常被認為是一種安全的替代品。

表1 N₂O的重要熱力學性質

然而，應該指出，與所有推進劑一樣，氧化亞氮的使用也有其相關的風險，因此應始終加以考慮。具體來說，氧化亞氮分解屬于放熱反應。在某些情況下，連續分解反應會導致貯存容器壓力升高導致爆炸。這類爆炸過去曾在火箭動力系統中發生過，甚至造成人員死亡。然而，在適當預防措施和控制的情況下，可以安全地使用氧化亞氮。

用于控制衛星軌道或姿態控制等的常規發動機可分為單組元發動機(使用單一推進劑)和雙組元發動機(使用含有氧化劑和燃料的推進劑)。

圖1顯示了常規單組元發動機示意圖。該發動機1通過電磁閥2將推進劑送入燃燒室3中產生推力。對于傳統推進劑-肼，肼通過催化劑4催化分解，產生高溫分解氣體，從發動機噴管噴出，產生推力。

上述常規發動機使用劇毒推進劑。因此，由這些發動機組成的動力系統在地面上工作時，環境保護和安全處理是必不可少，并且對催化劑也會造成污染。目前世界各國研究人員一直致力于開發能夠使用低毒性或無毒性推進劑液體發動機。

此外，目前肼是用作衛星和航天器姿態控制單組元發動機主流推進劑，該推進劑具有高冰點（約1℃）的問題。當衛星或航天器在低溫空間環境中使用時，必須對整個推進劑供給系統提供加熱或者隔熱裝置，防止在低溫環境中肼結冰，使得發動機工作失效。

氧化亞氮可以很好解決上述問題，并且氧化亞氮可以與很多烴類燃料反應，例如乙醇、甲烷、丙烷等。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于提供一種氧化亞氮發動機，能夠降低并最終消除液體推進劑的毒性，并提高動力系統的低溫環境適應性。

為了實現上述目的，本實用新型提供了一種氧化亞氮發動機，包括：分解室，所述分解室內盛放有催化劑，所述分解室上設置有氧化亞氮入口；加熱裝置，所述加熱裝置用于對所述分解室內的催化劑進行加熱。

進一步地，所述加熱裝置為電加熱裝置。

進一步地，所述加熱裝置包括：第一加熱器，所述第一加熱器設置在所述分解室內部，所述第一加熱器內盛放有所述催化劑；第一供電線圈，所述第一供電線圈與所述第一加熱器連接以對所述第一加熱器供電。

進一步地，所述加熱裝置包括第二供電線圈，所述第二供電線圈用于對所述分解室內的所述催化劑直接加熱。

進一步地，分解室包括相互連通的一級分解室和二級分解室，所述一級分解室的容積小于所述二級分解室的容積，所述一級分解室和所述二級分解室內均放置有所述催化劑，所述加熱裝置用于對所述一級分解室內的所述催化劑進行加熱。