The invention discloses a space for toxic monopropellant engine heat storage device and a preparation method thereof, the device is also the wafer after processing of nickel foam with cyclic nickel base superalloy by aluminizing aluminized gas, then pre oxidation, heat storage access device. The heat storage device is connected by the thin edge inside the tube to form a three-dimensional reticular structure, high porosity, large surface area, excellent heat storage properties; high temperature oxidation conditions of aluminum will preferentially oxidized alumina film formed in the surface of the device has high temperature resistance, excellent resistance to oxidation; metal foam at the same time some devices for dual phase structure, possess good mechanical properties; surface properties of alumina membrane is stable, has good compatibility with propellant.
【技术实现步骤摘要】
用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件及其制备方法
本专利技术涉及航天飞行器姿、轨控无毒空间单组元发动机热控设施
,具体涉及一种用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件及其制备方法。
技术介绍
我国自上世纪七十年代以来发射了两百多颗人造卫星和载人飞船等空间飞行器,其中大部分都采用单组元空间发动机进行姿态控制和轨道调整。单组元空间发动机的工作原理是推进剂经喷注器喷射到被加热的催化剂上,经催化发生分解,产生大量气体,由喷嘴高速喷出,从而产生推力。目前空间单组元发动机常用的推进剂为肼,这是一种剧毒的物质,航天部门希望采用ADN推进剂加以替代。相比于肼推进剂,AND推进剂具有无毒、体积效率高、比冲高、成本低、易储存等一系列优点,而且其能够使用现有发动机的几乎全部配置。但是ADN推进剂的启动温度较高,现有的热控结构无法满足其启动要求,进一步加大外置加热器功率又受到卫星上能量供给的限制,为此,提出在使用外置加热器对催化床进行热控的同时,在催化剂前端放置一蓄换热器件。蓄换热器件主要由开孔泡沫金属制备而来,其具备空间三维网状结构,由连续中空的棱柱构成,具有孔隙连通、比表面积大、密度低、比强度高等特点,在换热领域获得了广泛应用。在发动机启动前,利用外置加热器将催化剂和蓄换热器件同时加热到较高温度,发动机启动时,推进剂首先与蓄换热器件接触,此时蓄换热器件迅速将蓄积的热量交换到冷的推进剂中,使其温度升高,然后再与催化剂接触,从而提高了催化反应的温度,使发动机能够正常启动。此外,蓄换热器件的多孔结构还能起到分散推进剂的作用,避免推进剂与催化剂长期在相同位置发生反应,避免催化剂的毒 ...
【技术保护点】
一种用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件,其特征在于:所述蓄换热器件为圆形片状结构,是由外侧面的合金环和紧密嵌于合金环内的泡沫材料组成;所述泡沫材料是由泡沫镍依次经渗铝和预氧化后获得,泡沫镍经渗铝后其中铝的重量百分含量为12~38%;所述合金环的壁厚为0.1~1mm,合金环是由环状镍基高温合金经渗铝然后预氧化获得。
【技术特征摘要】
1.一种用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件,其特征在于:所述蓄换热器件为圆形片状结构,是由外侧面的合金环和紧密嵌于合金环内的泡沫材料组成;所述泡沫材料是由泡沫镍依次经渗铝和预氧化后获得,泡沫镍经渗铝后其中铝的重量百分含量为12~38%;所述合金环的壁厚为0.1~1mm,合金环是由环状镍基高温合金经渗铝然后预氧化获得。2.根据权利要求1所述的用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件,其特征在于:所述泡沫材料由相互连通的薄壁棱管形成的三维网状多孔结构,其孔隙相互连通、分布均匀,孔隙率为50~95%,孔密度为40~100PPI。3.根据权利要求1所述的用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件,其特征在于:所述泡沫镍和环状镍基高温合金渗铝后在表面形成NiAl层,预氧化时铝会优先氧化,在器件表面形成均匀的α-Al2O3膜。4.根据权利要求1所述的用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件,其特征在于:所述蓄换热器件用于航天飞行器姿、轨控无毒空间单组元发动机热控设施中。5.根据权利要求1-4任一所述的用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件的制备方法,其特征在于:该方法首先将泡沫镍加工为所需规格的圆片,置于环状镍基高温合金内;然后将泡沫镍圆片与环状镍基高温合金同时用气相渗铝法渗铝,再经预氧化后获得所述蓄换热器件。6.根据权利要求5所述的用于无毒空间单组元发动机的蓄换热器件的制备方法,其特征在于:所述泡沫镍由聚氨酯泡...
【专利技术属性】
技术研发人员:段德莉,曾文文,陈君,王梦,杨晓光,张荣禄,李曙,
申请(专利权)人:中国科学院金属研究所,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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