姿控动力系统和运载火箭的制作方法

本申请涉及航空航天，具体而言，涉及一种姿控动力系统和运载火箭。

背景技术：

1、在运载火箭中，均采用增压气体推挤液体推进剂的原理对姿控动力系统进行结构设计。增压气体广泛采用氮气、氦气等惰性气体。需要将惰性气体存储在一个高压容器中，然后通过减压装置将压力降低至工作压力并保持稳定，以满足姿控动力系统的用气需求。

2、但对于小型运载火箭来说，采用上述结构设计得到的姿控动力系统的复杂性较高，须具备较大体积的压力容器及稳压组件，系统结构重量较大，降低了火箭的质量比，降低了运载火箭的有效载荷。质量比是指火箭本体质量加上推进剂的质量与火箭本体质量的比值。质量比越大，火箭的运输效率越高，可以搭载的有效载荷就越大。

3、因此，如何减轻姿控动力系统的结构重量，提高火箭的质量比，提高小型运载火箭的有效载荷成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请提供一种姿控动力系统和运载火箭，用于解决如何减轻姿控动力系统的结构重量，提高火箭的质量比，提高小型运载火箭的有效载荷的技术问题。

2、本申请提供一种姿控动力系统，包括增压气瓶、电磁阀、第一换热器、推进剂贮箱、第一姿控发动机和第二姿控发动机；

3、所述增压气瓶用于贮存液态二氧化碳；

4、所述电磁阀的入口端与所述增压气瓶的出口端连接，用于控制液态二氧化碳从所述增压气瓶流出；

5、所述第一换热器的入口端与所述电磁阀的出口端连接，用于对液态二氧化碳进行加热，生成气态二氧化碳；

6、所述推进剂贮箱的进气端与所述第一换热器的出口端连接，出液端与所述第一姿控发动机的推进剂输入端连接；所述气态二氧化碳进入所述推进剂贮箱，推挤所述推进剂贮箱中的推进剂进入所述第一姿控发动机；

7、所述第二姿控发动机的工质输入端与所述第一换热器的出口端连接；所述气态二氧化碳进入所述第二姿控发动机，作为所述第二姿控发动机的冷气推进工质。

8、在一些实施例中，所述推进剂贮箱包括氧化剂贮箱和燃料剂贮箱；

9、所述氧化剂贮箱的进气端与所述第一换热器的出口端连接；

10、所述燃料剂贮箱的进气端与所述第一换热器的出口端连接。

11、在一些实施例中，所述系统包括多个第一姿控发动机；

12、各个第一姿控发动机的氧化剂入口端与所述氧化剂贮箱的出液端连接；

13、各个第一姿控发动机的燃料剂入口端与所述燃料剂贮箱的出液端连接。

14、在一些实施例中，所述氧化剂贮箱的出液端与所述第一姿控发动机的氧化剂入口端的连接管路上设置第一加注泄出阀；

15、所述第一加注泄出阀用于对所述氧化剂贮箱加注氧化剂。

16、在一些实施例中，所述燃料剂贮箱的出液端与所述第一姿控发动机的燃料剂入口端的连接管路上设置第二加注泄出阀；

17、所述第二加注泄出阀用于对所述燃料剂贮箱加注燃料剂。

18、在一些实施例中，所述系统包括多个第二姿控发动机；

19、各个第二姿控发动机的工质入口端与所述第一换热器的出口端连接。

20、在一些实施例中，所述增压气瓶内设置第二换热器；

21、所述第二换热器用于对所述增压气瓶内的液态二氧化碳进行加热。

22、在一些实施例中，所述第一换热器和/或所述第二换热器为热阻丝。

23、在一些实施例中，所述增压气瓶的出口端与所述电磁阀的入口端的连接管路上设置充气阀；

24、所述充气阀用于对所述增压气瓶加注液态二氧化碳。

25、本申请提供一种运载火箭，包括火箭本体，以及设置在所述火箭本体上的所述的姿控动力系统。

26、本申请提供的姿控动力系统和运载火箭，包括了第一姿控发动机和第二姿控发动机，采用了二氧化碳作为第一姿控发动机的推进剂增压工质和第二姿控发动机的冷气推进工质，利用了二氧化碳在接近常温的温度环境下易液化、安全稳定的特性，优化了增压和供气系统的结构原理，大幅降低了系统复杂性，从而减轻了姿控动力系统的结构重量，实现了系统轻量化设计，运用于小型运载火箭中可以提高火箭的质量比，提高了小型运载火箭的有效载荷。此外，本申请实施例姿控动力系统中采用二氧化碳作为增压气体，不易燃，化学性质稳定，提高了姿控动力系统的安全性；无需配置电爆阀和减压阀等设备，减少了活动机械结构件，提高了姿控动力系统的可靠性。

技术特征：

1.一种姿控动力系统，其特征在于，包括增压气瓶、电磁阀、第一换热器、推进剂贮箱、第一姿控发动机和第二姿控发动机；

2.根据权利要求1所述的姿控动力系统，其特征在于，所述推进剂贮箱包括氧化剂贮箱和燃料剂贮箱；

3.根据权利要求2所述的姿控动力系统，其特征在于，所述系统包括多个第一姿控发动机；

4.根据权利要求2所述的姿控动力系统，其特征在于，所述氧化剂贮箱的出液端与所述第一姿控发动机的氧化剂入口端的连接管路上设置第一加注泄出阀；

5.根据权利要求2所述的姿控动力系统，其特征在于，所述燃料剂贮箱的出液端与所述第一姿控发动机的燃料剂入口端的连接管路上设置第二加注泄出阀；

6.根据权利要求1所述的姿控动力系统，其特征在于，所述系统包括多个第二姿控发动机；

7.根据权利要求1所述的姿控动力系统，其特征在于，所述增压气瓶内设置第二换热器；

8.根据权利要求7所述的姿控动力系统，其特征在于，所述第一换热器和/或所述第二换热器为热阻丝。

9.根据权利要求1所述的姿控动力系统，其特征在于，所述增压气瓶的出口端与所述电磁阀的入口端的连接管路上设置充气阀；

10.一种运载火箭，其特征在于，包括火箭本体，以及设置在所述火箭本体上的如权利要求1至9任一项所述的姿控动力系统。

技术总结
本申请公开了一种姿控动力系统和运载火箭，涉及航空航天技术领域，其中包括：增压气瓶用于贮存液态二氧化碳；电磁阀的入口端与增压气瓶的出口端连接，用于控制液态二氧化碳从增压气瓶流出；第一换热器的入口端与电磁阀的出口端连接，用于对液态二氧化碳进行加热，生成气态二氧化碳；推进剂贮箱的进气端与第一换热器的出口端连接，出液端与第一姿控发动机的推进剂输入端连接；气态二氧化碳推挤推进剂进入第一姿控发动机；第二姿控发动机的工质输入端与第一换热器的出口端连接；气态二氧化碳进入第二姿控发动机，作为第二姿控发动机的冷气推进工质。本申请公开的系统和火箭，减轻了姿控动力系统的结构重量，提高了火箭的质量比。

技术研发人员：刘有炜,刘百奇,朱乔峰,刘建设,刘伟,和修明
受保护的技术使用者：北京星河动力装备科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15