一种飞行器空间发动机燃料获取方法及一种空间发动机与流程

本发明属于航天设备，具体涉及一种飞行器空间发动机燃料获取方法及一种空间发动机。

背景技术：

1、现有空间发动机采用电推进或化学推进，电推进又分为多种形式，包括电热推进、离子推进以及电磁推进等多种形式，目前常用的多为离子推进即通过电磁场来加速含带电粒子的气体，使气体具有较高的排气速度从而实现高速喷射，但是由于离子推进的形式对大规模尺寸的航天器而言产生的推力与加速度较小，对于姿控而言较为合适。

2、化学推进作为常用的推进形式，相关技术已经相当成熟。空间飞行器的有效运载比例随着航行距离的增加而降低，燃料携带量被制约，由于载荷的限制，空间飞行器的燃料携带量有限且难以补充，航程被限制。且由于未来航天与深空探测的需求不断增加，迫切需要可持续运作、且燃料可补充的技术，因此针对该方向，提出一种空间发动机的构想，鉴于太阳系目前主流探测行星为月球火星，因此针对两行星地表浅层易开采的物质进行分析，固态水作为一种能分解为氢氧且相关技术成熟度较高的物质是比较理想的方向。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供一种飞行器空间发动机燃料获取方法及一种空间发动机，在目标位置采集水分子，采用自身的非燃料能源(如太阳能等，对于月球与火星而言均有较长的光照时长)对水分子进行电解获得燃料及助燃剂，便于飞行器将无法作为推进燃料的核能或燃料电池等能量密度大的能源装置的能源转化为能够推进飞行器运行的燃料。本发明能够提高空间飞行器的有效载荷比例，并能够提高空间飞行器的航程。

2、为了实现上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

3、一种飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述空间发动机的燃料包括氢燃料；所述氢燃料的获取方法包括以下步骤：

4、s101:在所述飞行器到达目标位置后，所述飞行器自主采集所述目标位置处的固态水如月壤、矿石等；

5、s102：所述飞行器对采集到的所述固态水执行加热和/或电解或采取化学反应的手段释放矿石中的氢氧，获得所述氢燃料。

6、进一步的，所述飞行器执行所述加热和/或电解时，同时获得所述空间发动机的氧助燃剂。

7、进一步的，所述飞行器采集的所述水分子以固态、液态和/或气态的方式分布在所述目标位置。

8、进一步的，所述氢燃料的获取方法还包括以下步骤：

9、s103:将获得的所述氢燃料及所述氧助燃剂存储在所述飞行器中。

10、进一步的，所述氢燃料及所述氧助燃剂以液态存储在所述飞行器中。

11、进一步的，所述氢燃料及所述氧助燃剂转化为液态的方式为加压和/或降温。

12、本发明还提出一种空间发动机，基于上述的空间发动机燃料获取方法获得氢燃料，其特征在于，包括：

13、预混部，用于预混所述氢燃料及所述氧助燃剂；

14、中心体，与所述预混部固定设置，入口导通所述预混部的出口；

15、发动机本体，与所述中心体相对固定设置，套装在所述中心体的出口外周。

16、进一步的，所述空间发动机所安装的飞行器上配置有水分子采集装置；所述水分子采集装置用于对所述水分子执行气体采集、液体采集和/或固体采集。

17、进一步的，所述空间发动机所安装的飞行器上配置有加热装置和/或电解装置；所述飞行器上配置有加压装置和/或降温装置；所述飞行器上配置有燃料存储装置及氧助燃剂存储装置。

18、进一步的，所述空间发动机为旋转爆震空间发动机。

19、采用上述技术方案，本发明能够带来以下有益效果：本发明基于传统化学动力火箭发动机的技术方案，进行旋转爆震动力的替换，目标定位为未来探空任务中的大推力姿控发动机或轨道级发动机。相较于电推进技术具有更大的推力，相较于传统化学动力旨在提高燃烧室的增压效果，增大排气速度，对于其他形式的空间发动机如核能、辐射能等可能较为容易实现工程应用。

技术特征：

1.一种飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述空间发动机的燃料包括氢燃料；所述氢燃料的获取方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述飞行器执行所述加热和/或电解时，同时获得所述空间发动机的氧助燃剂。

3.根据权利要求2所述的飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述氢燃料的获取方法还包括以下步骤：

4.根据权利要求2所述的飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述氢燃料及所述氧助燃剂以液态存储在所述飞行器中。

5.根据权利要求4所述的飞行器空间发动机燃料获取方法，其特征在于，所述氢燃料及所述氧助燃剂转化为液态的方式为加压和/或降温。

6.一种空间发动机，基于权利要求1-5之任一项所述的空间发动机燃料获取方法获得氢燃料，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的空间发动机，其特征在于，所述空间发动机所安装的飞行器上配置有固态水采集装置；所述固态水采集装置用于对所述固态水执行采集。

8.根据权利要求6所述的空间发动机，其特征在于，所述空间发动机所安装的飞行器上配置有加热装置和/或电解装置；所述飞行器上配置有加压装置和/或降温装置；所述飞行器上配置有燃料存储装置及氧助燃剂存储装置。

9.根据权利要求6所述的空间发动机，其特征在于，所述空间发动机为旋转爆震空间发动机。

技术总结
本发明属于航天设备技术领域，具体涉及一种飞行器空间发动机燃料获取方法及一种空间发动机。本发明在目标位置采集固态水，采用自身的非燃料能源对固态水进行电解获得燃料及助燃剂，便于飞行器将无法作为推进燃料的核能或燃料电池等能量密度大的能源装置的能源转化为能够推进飞行器运行的燃料。本发明能够提高空间飞行器的有效载荷比例，并能够提高空间飞行器的航程。

技术研发人员：赵学松,张澍,高宗永
受保护的技术使用者：清航空天（北京）科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16