一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统和方法与流程

1.本发明属于液体火箭发动机技术领域，特别涉及一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统和方法。


背景技术：

2.对于泵压式的液体火箭发动机，涡轮泵需要在旋转达到完全运行压力之前运行，这使得火箭发动机需要专门的起动系统和方法，目前液体火箭发动机常见的起动方法包括：火药起动器起动、起动箱起动和自身起动等。火药起动器需要研制专门的固体火药起动器，研制周期长，成本高；起动箱起动需要增加两个挤压供应系统，大大增加了发动机系统的复杂性，一定程度上降低了发动机的可靠性；自身起动对发动机的起动工况、转级时间和转级速率要求较高，需要经过大量的热试车，研制难度较大。


技术实现要素：

3.为达到上述目的，本发明提出一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统和方法，用于液体火箭发动机起动过程。
4.本发明的第一方面提供了一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，所述系统包括高压气瓶、电爆阀和起动涡轮；
5.高压气瓶用于提供高压的氦气，所述高压气瓶的出口与所述电爆阀的入口连接；
6.所述电爆阀的出口与起动涡轮的进口连接，用于控制高压起动气的打开；
7.所述起动涡轮的冷气入口端与所述电爆阀连接，排气出口直接通向外界；
8.所述起动涡轮的起动涡轮轴与发动机涡轮泵同轴，用于将冷气功率转化为涡轮功率并传递给火箭发动机涡轮泵，提供火箭发动机起动时的功率。
9.进一步的，所述高压气瓶中的气体介质为氦气。
10.进一步的，所述高压气瓶压力的范围为20mpa-40mpa。
11.本发明的第二方面提供了一种液体火箭发动机冷气驱动起动方法，所述方法包括如下步骤：
12.步骤s100:打开电爆阀，高压氦气吹除起动涡轮，火箭发动机涡轮泵开始旋转，挤压泵后推进剂留向主管路，流量调节器按照预设的程序开始工作；
13.步骤s200:所述泵后推进剂雾化后从燃气发生装置喷出，开始燃烧，产生大量燃气吹除发动机涡轮泵主涡轮，接力起动涡轮；
14.步骤s300:按照液体火箭发动机起动转级预设时序，流量调节器完成转级工作，液体火箭发动机起动过程完成。
15.本发明的技术方案能够实现如下有益的技术效果：
16.本发明用于火箭发动机起动，系统简单，结构可靠，易于操作，维护成本低，只需更换气瓶，就可继续二次使用，满足液体火箭发动机的起动需求；本发明可以通过选用气瓶容积、压力和排气流量，精确地控制起动的涡轮功率和作功时间。
附图说明
17.图1是本发明的液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统示意图。
具体实施方式
18.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
19.以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
20.本发明的第一方面提供了一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，如图1所示，该系统包括高压气瓶1、电爆阀2和起动涡轮3。
21.高压气瓶1用于提供高压的氦气，所述高压气瓶1的出口与所述电爆阀2的入口连接。
22.电爆阀2的出口与起动涡轮3进口连接，用于控制高压起动气的打开。
23.起动涡轮3冷气入口端与电爆阀2连接，排气出口直接通向外界。
24.起动涡轮3的起动涡轮轴与发动机涡轮泵同轴，用于将冷气功率转化为涡轮功率并传递给火箭发动机涡轮泵，提供火箭发动机起动时的功率。
25.具体的，高压气瓶1中的气体介质为氦气。
26.所述高压气瓶压力范围为20mpa-40mpa。
27.本发明的第二方面提供了一种液体火箭发动机冷气驱动起动方法，该方法可以安全可靠地实现液体火箭发动机的起动。
28.所述方法包括如下步骤：
29.步骤s100:打开电爆阀，高压氦气吹除起动涡轮，火箭发动机涡轮泵开始旋转，挤压泵后推进剂留向主管路，流量调节器按照预设的程序开始工作；
30.步骤2:所述泵后推进剂雾化后从燃气发生装置喷出，开始燃烧，产生大量燃气吹除发动机涡轮泵主涡轮，接力起动涡轮；
31.步骤3:按照液体火箭发动机起动转级预设时序，流量调节器完成转级工作，液体火箭发动机起动过程完成。
32.采用上述液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统和方法，可以可靠地完成液体火箭发动机起动过程。
33.综上所述，本发明提供了一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，所述系统包括高压气瓶、电爆阀和起动涡轮；高压气瓶用于提供高压的氦气，所述高压气瓶的出口与所述电爆阀的入口连接；所述电爆阀的出口与起动涡轮的进口连接，用于控制高压起动气的打开；所述起动涡轮的冷气入口端与所述电爆阀连接，排气出口直接通向外界；所述起动涡轮的起动涡轮轴与发动机涡轮泵同轴，用于将冷气功率转化为涡轮功率并传递给火箭发动机涡轮泵，提供火箭发动机起动时的功率。本发明用于火箭发动机起动，系统简单，结构可靠，易于操作，维护成本低，只需更换气瓶，就可继续二次使用，满足液体火箭发动机的起动需求；本发明可以通过选用气瓶容积、压力和排气流量，精确地控制起动的涡轮功率和作功时间。
34.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。


技术特征：
1.一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，其特征在于，所述系统包括高压气瓶、电爆阀和起动涡轮；高压气瓶用于提供高压的氦气，所述高压气瓶的出口与所述电爆阀的入口连接；所述电爆阀的出口与起动涡轮的进口连接，用于控制高压起动气的打开；所述起动涡轮的冷气入口端与所述电爆阀连接，排气出口直接通向外界；所述起动涡轮的起动涡轮轴与发动机涡轮泵同轴，用于将冷气功率转化为涡轮功率并传递给火箭发动机涡轮泵，提供火箭发动机起动时的功率。2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，其特征在于，所述高压气瓶中的气体介质为氦气。3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，其特征在于，所述高压气瓶压力的范围为20mpa-40mpa。4.一种液体火箭发动机冷气驱动起动方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤s100:打开电爆阀，高压氦气吹除起动涡轮，火箭发动机涡轮泵开始旋转，挤压泵后推进剂留向主管路，流量调节器按照预设的程序开始工作；步骤s200:所述泵后推进剂雾化后从燃气发生装置喷出，开始燃烧，产生大量燃气吹除发动机涡轮泵主涡轮，接力起动涡轮；步骤s300:按照液体火箭发动机起动转级预设时序，流量调节器完成转级工作，液体火箭发动机起动过程完成。

技术总结
一种液体火箭发动机冷气驱动强迫起动系统，包括高压气瓶、电爆阀和起动涡轮；高压气瓶用于提供高压的氦气，高压气瓶的出口与电爆阀的入口连接；电爆阀的出口与起动涡轮的进口连接，用于控制高压起动气的打开；起动涡轮的冷气入口端与所述电爆阀连接，排气出口直接通向外界；所述起动涡轮的起动涡轮轴与发动机涡轮泵同轴，用于将冷气功率转化为涡轮功率并传递给火箭发动机涡轮泵，提供火箭发动机起动时的功率。本发明用于火箭发动机起动，系统简单，结构可靠，易于操作，维护成本低，只需更换气瓶，就可继续二次使用，满足液体火箭发动机的起动需求；本发明可以通过选用气瓶容积、压力和排气流量，精确地控制起动的涡轮功率和作功时间。间。间。


技术研发人员：张昆 宋会玲
受保护的技术使用者：北京天兵科技有限公司
技术研发日：2020.12.28
技术公布日：2022/5/10