[發明專利]一種補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統

在審

• 申請號: 202211678427.8
• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN116201659A
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 穆桐;鄭孟偉;張箭;許曉勇;劉忠恕;鞏巖博;劉暢;孫紀國;張衛紅;鄭大勇
• 申請（專利權）人: 北京航天動力研究所
• 主分類號: F02K9/96
• 分類號: F02K9/96;F02K9/42;F02K9/46;F02K9/64
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

1.一種補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統，其特征在于，包括：推力室(1)、預燃室(2)、氫預壓渦輪泵(3)、氧預壓渦輪泵(4)、氫主渦輪泵(5)、氧主渦輪泵(6)、預燃室氫閥(7)、預燃室氧閥(8)、推力室氫閥(9)、推力室氧閥(10)、氫渦輪燃氣噴嘴(11)、氧渦輪燃氣噴嘴(12)、氫預壓渦輪音速噴嘴(13)、推力室氧氣蝕管(14)、推力室夾套音速噴嘴(15)、推力室氧頭腔(16)、推力室燃氣頭腔(17)和推力室氫頭腔(18)；

氫預壓渦輪泵(3)的出口3A接氫主渦輪泵(5)的入口5A；氫主渦輪泵(5)的出口5A通過管路分別接預燃室(2)的入口2A和推力室(1)冷卻夾套的入口；氫主渦輪泵(5)的出口5A與預燃室(2)的入口2A之間的連接管路上設置有預燃室氫閥(7)，氫主渦輪泵(5)的出口5A與推力室(1)冷卻夾套的入口之間的連接管路上設置有推力室氫閥(9)；推力室(1)冷卻夾套的出口接氫預壓渦輪泵(3)的入口3A，推力室(1)冷卻夾套的出口與氫預壓渦輪泵(3)的入口3A之間的連接管路上設置有推力室夾套音速噴嘴(15)；氫預壓渦輪泵(3)的出口3B通過管路接氫預壓渦輪音速噴嘴(13)；

氧預壓渦輪泵(4)的出口4A接氧主渦輪泵(6)的入口6A；氧主渦輪泵(6)的出口6A通過管路分別接推力室氧氣蝕管(14)和氧預壓渦輪泵(4)的入口4A；氧主渦輪泵(6)的出口6A與推力室氧氣蝕管(14)之間的連接管路上設置有推力室氧閥(10)；氧主渦輪泵(6)的出口6B通過管路接預燃室(2)的入口2B，氧主渦輪泵(6)的出口6B與預燃室(2)的入口2B之間的連接管路上設置有預燃室氧閥(8)；

預燃室(2)的出口2A通過管路分別接氫主渦輪泵(5)的入口5B和氧主渦輪泵(6)的入口6B；氫主渦輪泵(5)的出口5B通過管路接推力室燃氣頭腔(17)，氫主渦輪泵(5)的出口5B與推力室燃氣頭腔(17)之間的連接管路上設置有氫渦輪燃氣噴嘴(11)；氧主渦輪泵(6)的出口6C通過管路接推力室燃氣頭腔(17)，氧主渦輪泵(6)的出口6C與推力室燃氣頭腔(17)之間的連接管路上設置有氧渦輪燃氣噴嘴(12)；

推力室氧頭腔(16)、推力室燃氣頭腔(17)和推力室氫頭腔(18)為設置在推力室(1)頭部的三個腔體。

2.根據權利要求1所述的補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統，其特征在于，實際工作時，液氫首先經過氫預壓渦輪泵(3)增壓，再經過氫主渦輪泵(5)增壓，增壓后高壓液氫分為兩路：第一路通過預燃室氫閥(7)進入預燃室(2)；第二路通過推力室氫閥(9)進入推力室(1)冷卻夾套吸熱，吸熱后變為氣氫，氣氫經推力室夾套音速噴嘴(15)進行節流，隨后進入氫預壓渦輪泵(3)做功，做功后的低壓氣氫由氫預壓渦輪音速噴嘴(13)控制背壓后進行排放；其中，進入第一路的高壓液氫的量大于進入第二路的高壓液氫的量。

3.根據權利要求2所述的補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統，其特征在于，實際工作時，液氧首先經過氧預壓渦輪泵(4)增壓，再經過氧主渦輪泵(6)增壓，增壓后的高壓液氧分為三路：第一路通過推力室氧閥(10)后由推力室氧氣蝕管(14)控制流量排放；第二路直接回流至氧預壓渦輪泵(4)做功，做功后與氧預壓渦輪泵(4)后液氧匯合再次進入氧主渦輪泵(6)；第三路經過氧主渦輪泵(6)的二級泵再次增壓后通過預燃室氧閥(8)進入預燃室(2)；其中，進入第一路的高壓液氧的量大于進入第二路和第三路的高壓液氧的量。

4.根據權利要求3所述的補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統，其特征在于，預燃室(2)內燃氣分為兩路分別進入氫主渦輪泵(5)和氧主渦輪泵(6)做功，做功后的燃氣再分別通過氫渦輪燃氣噴嘴(11)和氧渦輪燃氣噴嘴(12)控制流量及壓力后匯總進入推力室燃氣頭腔(17)，最終通過推力室(1)進行排放；其中，推力室氧頭腔(16)入口和推力室氫頭腔(18)入口進行封堵。

5.根據權利要求4所述的補燃循環氫氧火箭發動機半系統試驗系統，其特征在于，推力室(1)，用于為氫預壓渦輪泵(3)提供氣氫，為渦輪后燃氣提供排放通道，同時作為發動機試驗系統總裝結構支撐件。