一种过氧化氢煤油自增压动力系统的制作方法

本发明属于泵压式发动机领域，具体涉及一种过氧化氢煤油自增压动力系统。

背景技术：

液体火箭发动机是目前运载火箭的重要基础，对于航天发射和深空探测任务具有着重要的意义。而为了进一步地降低发射成本以及增加发射频率，则对火箭发动机的重复使用和便利性提出了新的要求；过氧化氢煤油作为常用的推进剂组合，兼具常温可贮存和无毒无污染的特点，并且具有高密度比冲和易存储的特征，能够带来储存和加注方面的便捷，大幅地减小发射准备时间，因此过氧化氢煤油动力系统的研究受到了广泛关注。

对于推力量级较小或总冲较小的动力系统，一般采用恒压挤压方案，即通过气瓶、隔离阀、减压阀等组合实现对液体推进剂的恒压挤压，从而达到维持动力系统稳定工作的作用，恒压挤压方案在系统工作前，通过隔离阀将高压惰性气体隔离在气瓶内，当需要动力系统工作时，打开隔离阀，高压气体在减压阀的作用下，维持在相对稳定的出口压力，这种增压形式的动力系统的显著特点是技术成熟，工作可靠。

但是在另一方面，恒压挤压动力系统方案需携带高压气瓶，高压气瓶在贮存过程中，安全性和使用维护性较差，给操作人员带来了一定的危险，增加了使用维护成本，同时，由于是常温气体增压，所以增压效率较低，导致系统结构质量较重，从而导致飞行器的有效载荷质量减小。

技术实现要素：

本发明目的在于为克服现有的技术缺陷，提供一种过氧化氢煤油自增压动力系统，采用推进剂之一的过氧化氢作为增压介质，系统集成度高，提升了过氧化氢煤油动力系统的安全性，减少了使用维护的成本，同时优化了系统结构质量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种过氧化氢煤油自增压动力系统，包括：

用于点火燃烧产生推力的推力室；

用于向所述推力室提供过氧化氢的过氧化氢贮箱；

用于向所述推力室提供煤油的煤油贮箱；

用于向所述过氧化氢贮箱和煤油贮箱注入燃气的燃气发生器；

所述过氧化氢贮箱还用于向所述燃气发生器提供过氧化氢。

进一步的，所述过氧化氢贮箱的出口端通过第一过氧化氢管路与所述燃气发生器连接，所述第一过氧化氢管路上沿着过氧化氢流动的方向依次设有第一控制阀和电动泵。

进一步的，所述燃气发生器的出口处连接设有用于与所述过氧化氢贮箱和煤油贮箱连通的燃气出口管路，所述燃气出口管路上设有压力传感器。

进一步的，还包括控制器，所述电动泵和压力传感器分别与所述控制器电连接。

进一步的，所述燃气出口管路上并联设有第一燃气管路和第二燃气管路，所述第一燃气管路和第二燃气管路分别与所述过氧化氢贮箱和煤油贮箱连接。

进一步的，所述第一燃气管路和第二燃气管路上分别设有第一单向阀和第二单向阀。

进一步的，所述过氧化氢贮箱通过第二过氧化氢管路与所述推力室连接，所述第二过氧化氢管路上设有第二控制阀。

进一步的，所述第二过氧化氢管路上并联设有排放管路，所述排放管路上设有第三控制阀。

进一步的，所述煤油贮箱通过煤油管路与所述推力室连接，所述煤油管路上设有煤油控制阀。

进一步的，所述过氧化氢贮箱和煤油贮箱上均集成设有加注泄出阀芯。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过利用过氧化氢贮箱为推力室和燃气发生器内提供过氧化氢，过氧化氢在燃气发生器内燃烧产生燃气作为增压介质注入过氧化氢贮箱和煤油贮箱内，为过氧化氢贮箱和煤油贮箱增压，然后将过氧化氢贮箱和煤油贮箱内的过氧化氢和煤油注入推力室内点火燃烧为发动机提供驱动力，增压效率较高，并且减轻了系统结构的总质量；同时，推进剂之一的过氧化氢作为自身增压介质，系统集成度高，优化了系统组成，取消了高压气瓶，减轻了系统质量，并且避免了高压气瓶带来的操作风险和使用维护成本，提升了过氧化氢煤油动力系统的安全性，同时使得系统的使用维护性得到提高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为实施例中过氧化氢煤油自增压动力系统的示意图；

具体实施方式

为了更充分的理解本发明的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本发明作进一步介绍和说明。

实施例

如图1所示，本实施例所示的一种过氧化氢煤油自增压动力系统，包括用于点火燃烧为发动机提供驱动力的推力室1、用于向推力室1提供过氧化氢的过氧化氢贮箱2、用于向推力室1提供煤油的煤油贮箱3、用于向过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3内注入燃气的燃气发生器4、过氧化氢贮箱2还用于向燃气发生器4内提供过氧化氢，在过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3上均集成设有加注泄出阀芯(图中未示出)；过氧化氢和煤油作为推进剂能够在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力，同时，过氧化氢贮箱2内的过氧化氢还能够进入燃气发生器4内，作为推进剂之一的过氧化氢进入燃气发生器4内燃烧产生燃气，燃气能够作为增压介质进入过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3内使过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3增压，进而使得氧化氢贮箱2和煤油贮箱3将过氧化氢和煤油注入推力室1内，过氧化氢和煤油在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力。

具体的，过氧化氢贮箱2通过第一过氧化氢管路21与燃气发生器4连接，在第一过氧化氢管路21上沿着过氧化氢流动的方向依次设有第一隔离阀22、第一控制阀23和电动泵24，第一隔离阀22和第一控制阀23用于控制过氧化氢是否供给进入燃气发生器4，第一隔离阀22为一次性工作，第一控制阀23可多次工作，电动泵24用于为氧化氢注入燃气发生器4提供动力；在动力系统未工作时，第一隔离阀22和第一控制阀23处于关闭状态，在动力系统准备工作时，过氧化氢贮箱2内的过氧化氢可以冲开第一隔离阀22流至第一控制阀23的前端，然后打开第一控制阀23并开启电动泵24，过氧化氢流经第一隔离阀22和第一控制阀23至电动泵24，电动泵24为过氧化氢提供动力将过氧化氢注入燃气发生器4内燃烧产生燃气。

具体的，在燃气发生器4的出口处连接设有燃气出口管路41，在燃气出口管路41上设有压力传感器42，压力传感器42能够测量出燃气出口管路41内的压力值，还包括控制器43，电动泵24和压力传感器42分别与控制器43电连接，压力传感器42将测量出的燃气出口管路41内的压力值传递至控制器43，控制器43可以根据燃气出口管路41内的压力值来控制电动泵24运转的功率，当燃气出口管路41内的压力值过大时，控制器43可以控制降低电动泵24运转的功率，使得注入燃气发生器4内的过氧化氢减少，进而减少燃烧产生的燃气以降低压力值，当燃气出口管路41内的压力值过小时，控制器43可以控制提高电动泵24运转的功率，使得过氧化氢更多的注入燃气发生器4内燃烧产生更多的燃气以提高压力值；在动力系统需要小范围调节输出推力时，可以通过控制器43调节电动泵24的转速，达到调节增压压力的目的。

具体的，在燃气出口管路41上并联设有第一燃气管路44和第二燃气管路45，第一燃气管路44和第二燃气管路45分别与过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3连接，在第一燃气管路44和第二燃气管路45上分别设有第一单向阀46和第二单向阀47；过氧化氢在燃气发生器4内燃烧产生燃气进入燃气出口管路41内，而后在燃气出口管路41的末端分两路分别流向第一燃气管路44和第二燃气管路45内，燃气在第一燃气管路44内流经第一单向阀46后进入过氧化氢贮箱2内为过氧化氢贮箱2增压，使过氧化氢贮箱2内的过氧化氢注入推力室1内，燃气在第二燃气管路45内流经第二单向阀47后进入煤油贮箱3内为煤油贮箱3增压，使煤油贮箱3内的煤油注入推力室1内，过氧化氢和煤油在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力。

具体的，在燃气出口管路41上与第一燃气管路44和第二燃气管路45并联还设有安全阀48，由于燃气出口管路41上还分别并联有第一燃气管路44和第二燃气管路45，且第一燃气管路44和第二燃气管路45分别与过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3连接，故而压力传感器42测量出的燃气出口管路41内的压力值也即为过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3的压力值；当压力传感器42测量出的压力值过大，控制器43控制降低电动泵24运转的功率，使得注入燃气发生器4内的过氧化氢减少，进而减少燃烧产生的燃气以降低压力值需要一个过程，安全阀48与第一燃气管路44和第二燃气管路45并联，可以在过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3内的压力值过大时，立即开启释放出过多的燃气，从而保障过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3的安全。

具体的，过氧化氢贮箱2通过第二过氧化氢管路25与推力室1连接，在第二过氧化氢管路25上沿着过氧化氢流动的方向依次设有第二隔离阀26和第二控制阀27，第二隔离阀26和第二控制阀27用于控制过氧化氢是否供给进入推力室1，第二隔离阀26为一次性工作，第二控制阀27可多次工作，当过氧化氢在燃气发生器4内燃烧产生的燃气通过燃气出口管路41和第一燃气管路44进入过氧化氢贮箱2内后，过氧化氢贮箱2内的压力增加，使得过氧化氢贮箱2内的过氧化氢冲开第二隔离阀26并流向第二控制阀27的入口端，打开第二控制阀27后，过氧化氢贮箱2内的过氧化氢便可通过第二过氧化氢管路25流进推力室1内，过氧化氢在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力。

具体的，在第二过氧化氢管路25上并联设有排放管路28，在排放管路28上设有第三控制阀29，第三控制阀29用于控制过氧化氢贮箱2内的过氧化氢的紧急排放，在动力系统正常工作的情况下，第三控制阀29关闭，当过氧化氢贮箱2的压力值出现异常时，打开第三控制阀29使过氧化氢贮箱2内的过氧化氢的紧急排放，从而使得过氧化氢贮箱2内的压力值趋于正常。

具体的，煤油贮箱3通过煤油管路31与推力室1连接，在煤油管路31上沿着煤油流动的方向依次设有煤油隔离阀32和煤油控制阀33，煤油隔离阀32和煤油控制阀33用于控制过氧化氢是否供给进入推力室1，煤油隔离阀32为一次性工作，煤油控制阀33可多次工作，当过氧化氢在燃气发生器4内燃烧产生的燃气通过燃气出口管路41和第二燃气管路45进入煤油贮箱3内后，煤油贮箱3内的压力增加，使得煤油贮箱3内的煤油流经煤油隔离阀32并流向煤油控制阀33的入口端，打开煤油控制阀33后，煤油贮箱3内的煤油便可通过煤油管路31流进推力室1内，煤油在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力。

本实施例中，在动力系统的准备工作阶段，过氧化氢贮箱2内预填充一定的压力气体，首先依次打开第一隔离阀22，第二隔离阀26和煤油隔离阀32，过氧化氢贮箱2内的过氧化氢在过氧化氢贮箱2内气体压力的作用下，依次分别经过第一隔离阀22和第二隔离阀26，流至第一控制阀23和第二控制阀27的入口端，煤油贮箱3内的煤油在重力作用下冲开煤油隔离阀32，流至煤油控制阀33入口端。

动力系统开始工作前，打开第一控制阀23，过氧化氢充填进入电动泵24，在控制器43的作用下，电动泵24开始工作，将第一过氧化氢管路21内的过氧化氢的压力增压一定的数值，在压力作用下，过氧化氢进入燃气发生器4，经过催化燃烧产生高温燃气，燃气进入燃气出口管路41内，而后在燃气出口管路41的末端分两路分别流向第一燃气管路44和第二燃气管路45内，燃气在第一燃气管路44内流经第一单向阀46后进入过氧化氢贮箱2内为过氧化氢贮箱2增压，燃气在第二燃气管路45内流经第二单向阀47后进入煤油贮箱3内为煤油贮箱3增压，充填至过氧化氢贮箱2内的燃气进一步挤压过氧化氢贮箱2内的过氧化氢，过氧化氢依次经过第一隔离阀22、第一控制阀23、电动泵24和燃气发生器4，产生高温高压燃气，进一步增压过氧化氢贮箱2，依此循环；当过氧化氢贮箱2和煤油贮箱3内的压力值达到额定压力值时，即通过压力传感器42显示相应压力值时，然后可以通过控制器43给电动泵24发送停止工作的信号，电动泵24停止工作，此时动力系统处于待工作状态。

当动力系统开始工作时，按照一定时序依次打开第二控制阀27和煤油控制阀33，使过氧化氢贮箱2内的过氧化氢流经第二隔离阀26和第二控制阀27注入推力室1内，使煤油贮箱3内的煤油流经煤油隔离阀32和煤油控制阀33注入推力室1内，过氧化氢和煤油在推力室1内点火燃烧为发动机提供驱动力，推力室产生额定推力。

当动力系统不需要推力输出时，按照一定时序依次关闭第二控制阀27和煤油控制阀33即可；当动力系统长时间不需要推力输出时，关闭第一控制阀23，彻底切断过氧化氢进入电动泵24和燃气发生器4的管路。

以上仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。