分隔式催化床及发动机推进方法与流程

本发明涉及单组源火箭发动机技术领域，具体地，涉及一种分隔式催化床及发动机推进方法，尤其是涉及一种适用于大推力肼分解单元发动机的分隔式催化床。

背景技术：

单组元肼催化分解发动机的工作寿命最主要取决于催化床的寿命。目前国内外应用的单组元肼分解发动机推力一般为几牛到数百牛，对于上千牛推力的发动机研究较少。推力越大，意味着结构越大，重量大，对产品可靠性要求更高。一方面发动机自身重量越大，所能携带的有效载荷将减少；另一方面发动机尺寸越大，本身所使用的材料越多，尤其是起主要作用的催化剂越多。由于催化剂成本极其昂贵，因此，在满足性能指标要求下，如何降低成本及产品自身重量对单元发动机是一个极其重要的研究方向。

与本发明相关的现有技术是专利文献107143433A，提供了一种单组元液体火箭发动机径向夹套催化剂床，其由径向一体式喷注装置、分隔板、挡板、上盖板、下盖板依次按顺序连接而成并形成内圈与外圈，内圈与外圈都设有n个独立分解室，共2n个分解室，n为大于2的自然数，内圈各独立分解室可添加自发性催化剂，外圈各独立分解室可添加自发性催化剂或非自发性催化剂，内圈与外圈空腔室的数量一般相等，同时保持同径向一体式喷注装置的喷注管数量一致。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种分隔式催化床及发动机推进方法。

根据本发明提供的一种分隔式催化床，包括喷注器、分解室、前床分隔板组件、后床分隔板组件；

喷注器构成液体推进剂流道，使得液体推进剂进入分解室；

分解室将所述催化床分割成不同的单元分解区域，所述单元分解区域分别由前床分隔板组件、后床分隔板组件进行区分。

优选地，所述喷注器包括喷注板、第一单组元喷嘴、第二单组元喷嘴；

喷注板分别与第一单组元喷嘴、第二单组元喷嘴相连通，第一单组元喷嘴、第二单组元喷嘴分别与不同的单元分解区域相连通。

优选地，所述分解室包括身部圆柱段、第一催化剂、第二催化剂、前床挡板、后床挡板；

身部圆柱段与喷注器相连接，形成分解室的密封空间；

第一催化剂、第二催化剂分别设置在不同的单元分解区域；

前床挡板、后床挡板设置在密封空间内，将所述密封空间分割成前床区域、后床区域。

优选地，所述前床分隔板组件包括第一分隔板、第一多孔分割装置；第一多孔分割装置设置在第一分隔板的表面，能够将液体推进剂隔离在不同的单元分解区域进行分解，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。

优选地，所述后床分隔板组件包括第二分隔板、第二多孔分割装置；第二多孔分割装置设置在第二分隔板的表面，能够将液体推进剂隔离在不同的单元分解区域进行分解，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。

优选地，所述液体推进剂采用肼类燃料；所述第一催化剂与第二催化剂的催化粒度不同。

优选地，所述前床挡板、后床挡板为多孔结构，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。

优选地，所述第一单组元喷嘴、第二单组元喷嘴在喷注器分别成对设置，且与分解室的前床区域相连通。

根据本发明提供的一种利用所述的分隔式催化床的发动机推进方法，所述液体推进剂从喷注器的第一单组元喷嘴、第二单组元喷嘴进入前床区域进行分解，分解混合后进入后床区域形成第二次掺混分解，在后床区域进行第三次掺混分解，分解后通过分解室的收敛段排出。

优选地，所述液体推进剂的进入量能够进行调整。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明由于采用分隔式结构，解决了大推力肼分解单元发动机催化床工作寿命短的问题，大大提高了工作寿命和可靠性，提供稳态/脉冲的双模式工作。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的纵向剖面结构示意图；

图2为本发明的前床分割板组件的组成示意图；

图3为本发明的后床分割板组件的组成示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种分隔式催化床，包括喷注器1、分解室2、前床分隔板组件3、后床分隔板组件4；

喷注器1构成液体推进剂流道，使得液体推进剂进入分解室2；

分解室2将所述催化床分割成不同的单元分解区域，所述单元分解区域分别由前床分隔板组件3、后床分隔板组件4进行区分。

具体地，所述喷注器1包括喷注板5、第一单组元喷嘴6、第二单组元喷嘴7；

喷注板5分别与第一单组元喷嘴6、第二单组元喷嘴7相连通，第一单组元喷嘴6、第二单组元喷嘴7分别与不同的单元分解区域相连通。

具体地，所述分解室2包括身部圆柱段9、第一催化剂10、第二催化剂11、前床挡板12、后床挡板13；

身部圆柱段9与喷注器1相连接，形成分解室2的密封空间；

第一催化剂10、第二催化剂11分别设置在不同的单元分解区域；

前床挡板12、后床挡板13设置在密封空间内，将所述密封空间分割成前床区域、后床区域。

具体地，所述前床分隔板组件3包括第一分隔板14、第一多孔分割装置16；第一多孔分割装置16设置在第一分隔板14的表面，能够将液体推进剂隔离在不同的单元分解区域进行分解，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。所述后床分隔板组件4包括第二分隔板15、第二多孔分割装置17；第二多孔分割装置17设置在第二分隔板15的表面，能够将液体推进剂隔离在不同的单元分解区域进行分解，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。前床分隔板组件3、后床分隔板组件4将催化床径向分割成不同的单元分解区域，每个单元分解区域即可以独立工作，也可以多个单元分解区域共同工作。优选地，所述多孔为多个切向孔。

具体地，所述液体推进剂采用肼类燃料；所述第一催化剂10与第二催化剂11的催化粒度不同。优选地，所述肼类燃料采用无水肼。

具体地，所述前床挡板12、后床挡板13为多孔结构，分解后形成的燃气能够通过多孔进行混合。

具体地，所述第一单组元喷嘴6、第二单组元喷嘴7在喷注器1分别成对设置，且与分解室2的前床区域相连通。

根据本发明提供的一种利用所述的分隔式催化床的发动机推进方法，所述液体推进剂从喷注器1的第一单组元喷嘴6、第二单组元喷嘴7进入前床区域进行分解，分解混合后进入后床区域形成第二次掺混分解，在后床区域进行第三次掺混分解，分解后通过分解室2的收敛段排出。

具体地，所述液体推进剂的进入量能够进行调整，优选地，液体推进剂经两圈单组元喷嘴均匀喷入催化床对应区域，各区域将催化剂分解后部分燃气通过多孔分隔装置掺混后继续分解，然后再进入后床各独立的分解区域形成二次掺混分解，在后床内通过后床的多孔分隔装置进行三次掺混分解，最终由分解室收敛段排除，经多次交互掺混后形成的高温高压燃气排出后产生推力。通过控制进入单组元喷嘴内的推进剂，本发明分隔式催化床可实现高性能、长寿命、稳态/脉冲双模式工作等有益效果。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明分隔式催化床的纵剖面结构示意图，本发明实施例为一种大推力单元肼分解发动机催化床，由喷注器、分解室及分隔板组件等组成。

喷注器主要由喷注板和两圈单组元喷嘴等组成，构成液体推进剂流道；分解室则由身部圆柱段和两种不同粒度的催化剂及前后床挡板组成；前后床分隔板组件由分隔板及多孔分隔装置组成，将催化床径向分割成不同的单元分解区域，每个区域即可以独立工作，也可以多个区域共同工作。液体推进剂经两圈单组元喷嘴均匀喷入催化床对应区域，各区域将催化剂分解后部分燃气通过多孔分隔装置掺混后继续分解，然后再进入后床各独立的分解区域形成二次掺混分解，在后床内通过后床的多孔分隔装置进行三次掺混分解，最终由分解室收敛段排除，经多次交互掺混后形成的高温高压燃气排出后产生推力。通过控制进入单组元喷嘴内的推进剂，本发明分隔式催化床可实现高性能、长寿命、稳态/脉冲双模式工作等有益效果。

如图2、图3所示，本发明分隔板组件由分隔板及多孔分隔装置组成，将催化床径向分割成不同的单元分解区域，每个区域即可以独立工作，也可以多个区域共同工作。体推进剂经两圈单组元喷嘴均匀喷入催化床对应区域，各区域将催化剂分解后部分燃气通过多孔分隔装置掺混后继续分解，然后再进入后床各独立的分解区域形成二次掺混分解，在后床内通过后床的多孔分隔装置进行三次掺混分解，最终由分解室收敛段排除，经多次交互掺混后形成的高温高压燃气排出后产生推力。

本发明设置由前后床分隔板组件，可有效改变催化床内燃气流场。通过分隔板分隔催化床，可有效降低大推力单元发动机工作时产生的空腔程度，提高长时间工作能力；通过多孔分隔装置可使不同区域的燃气互相掺混，提高工作性能和平稳性。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。