一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，属于泵压式液体火箭发动机起动系统设计领域；包括2个气动增压装置、增压气源、燃气发生器、2个涡轮泵、2个控制阀和2个向上单向阀；2个气动增压装置分别与增压气源连通；每个气动增压装置分别与1个控制阀一端和1个向上单向阀一端连通；2个控制阀的另一端均与燃气发生器连通；每个向上单向阀的另一端与1个涡轮泵连通；2个涡轮泵均与燃气发生器的排气管路连通；向其中1个气动增压装置和对应的涡轮泵供给氧化剂；分别向另1个气动增压装置和对应的涡轮泵供给燃料；本发明专利技术气动增压装置多次起动系统具有系统简单，结构质量轻，工作效率高、各次起动工况一致性好、耗气量小的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统
本专利技术属于泵压式液体火箭发动机起动系统设计领域，涉及一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统。
技术介绍
为适应多星发射、深空探测、轨道服务技术等宇航发射任务的需求，上面级主发动机需要具备20次以上的多次起动能力。同时，为尽可能降低结构质量，提高上面级运载能力，主发动机的多次起动系统需要与姿控发动机共用增压气源。目前，国内泵压式液体火箭发动机一般采用火药起动器进行起动，用于执行一次起动或者两次起动的任务，如果需要执行20次以上的多次起动则需要设置20个以上的火药起动器，系统复杂、结构质量大、可靠性差。此外，在某多次起动上面级发动机研制中，为实现20次以上的多次起动工作能力，提出了一种起动箱式多次起动系统，该系统通过起动箱的反复充填可以实现发动机的多次起动，但这种起动方式中，起动箱的需要进行反复充填，造成发动机起动加速性较慢，同时，起动箱压力对环境温度较为敏感，导致各次起动的一致性较差。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，具有系统简单，结构质量轻，工作效率高、各次起动工况一致性好、耗气量小的优点。本专利技术解决技术的方案是：一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，包括2个气动增压装置、增压气源、燃气发生器、2个涡轮泵、2个控制阀和2个向上单向阀；其中，增压气源为与中心位置；2个气动增压装置对称设置在增压气源两侧；且2个气动增压装置分别与增压气源连通；每个气动增压装置分别与1个控制阀一端和1个向上单向阀一端连通；2个控制阀的另一端均与燃气发生器连通；每个向上单向阀的另一端与1个涡轮泵连通；2个涡轮泵对称设置；且2个涡轮泵均与燃气发生器的排气管路连通；外部氧化剂贮箱分别向其中1个气动增压装置和对应的涡轮泵供给氧化剂；外部燃料贮箱分别向另1个气动增压装置和对应的涡轮泵供给燃料。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，所述气动增压装置包括增压泵和向下单向阀；增压泵入口端与增压气源连通；增压泵的出口端与向下单向阀的入口端连通；向下单向阀的出口端分别与对应控制阀和向上单向阀连通。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，起动系统的工作过程为：启动控制阀，实现气动增压装置与燃气发生器之间的通路导通；增压气源向2个增压泵提供高压气体；外部氧化剂贮箱向其中1个增压泵供给低压氧化剂；低压氧化剂在高压气体和该增压泵的增压作用后，流入对应向下单向阀的入口，通过高压氧化剂将对应向下单向阀打开，高压氧化剂通过对应向下单向阀的出口流入燃气发生器；同时外部燃料贮箱向另1个增压泵供给低压燃料；低压燃料在高压气体和该增压泵的增压作用后，流入对应向下单向阀的入口，通过高压燃料将对应向下单向阀打开，高压燃料通过对应的向下单向阀的出口流入燃气发生器；燃气发生器点火，火箭发动机进入初始启动状态；燃气发生器产生高温燃气驱动2个涡轮泵起动；2个涡轮泵不断增压，直至涡轮泵出口端压力大于增压泵出口端压力时，2个向下单向阀闭合；外部氧化剂贮箱向对应涡轮泵输入氧化剂，氧化剂经该涡轮泵加压后，依次经对应向上单向阀、控制阀进入燃气发生器；同时，外部燃料贮箱向对应涡轮泵输入燃料，燃料经该涡轮泵加压后，依次经对应向上单向阀、控制阀进入燃气发生器；实现燃气发生器内部稳定燃烧，火箭发动机进入稳定启动状态。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，所述低压氧化剂的初始压力为0.3-0.4Mpa；低压氧化剂在高压气体和该增压泵的增压作用后压力增至3-4MPa；低压燃料的初始压力为0.3-0.4Mpa；低压燃料在高压气体和该增压泵的增压作用后压力增至3-4MPa。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，所述向上单向阀实现防止从气动增压装置输出的氧化剂和燃料进入涡轮泵。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，所述向下单向阀实现防止从涡轮泵输出的氧化剂和燃料返回气动增压装置所在的管路。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，当增压气源内剩余高压气体，即可实现多次燃气发生器多次稳定燃烧点火，实现火箭发动机的多次启动。在上述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，所述增压气源内存储的高压气体供火箭发动机的稳定启动次数不小于20次。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术采用气动增压装置在增压起动的作用下，对发动机入口低压推进剂进行增压，并供应燃气发生器，提供发动机起动所需的初始能量；采用气动增压方式，结构简单、增压效率高、耗气量少。(2)本专利技术中发动机起动所采用的初始工质与稳态工作采用的工质相同，均为外部贮箱提供的氧化剂和燃料，系统简单，结构质量轻，工作效率高、各次起动工况一致性好；(3)本专利技术中动机多次起动过程中气动增压装置输出特性一致性好，提高了发动机各次起动的工作一致性。通过采用本专利技术的液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统进行多次起动，能够提高发动机多次起动的可靠性，扩展发动机的任务适应性；(4)本专利技术中在发动机起动过程中，当泵后压力高于气动增压装置出口压力时，气动增压装置自动停止工作，不需要设置专门的阀门用于气动增压装置的关闭，发动机起动能够直接由气动增压装置供应燃气发生器工作的模式向涡轮泵供应燃气发生器的模式转级，控制简单；(5)本专利技术当涡轮泵4后压力高于气动增压装置1出口压力时，气动增压装置1自动停止工作，不需要设置专门的阀门用于气动增压装置1的关闭，发动机起动能够直接由气动增压装置1供应燃气发生器3工作的模式向涡轮泵4供应燃气发生器3的模式转级，控制简单附图说明图1为本专利技术多次启动系统示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。为实现20次以上多次起动能力，并确保发动机具有较好的起动加速性以及多次起动一致性，本专利技术提出了一种气动增压装置多次起动系统，该起动系统具有系统简单，结构质量轻，工作效率高、各次起动工况一致性好、耗气量小等特点。本专利技术的技术解决方案是：气动增压装置1在增压气源2提供的增压气体作用下对发动机入口的低压推进剂进行增压，供应燃气发生器3点火，燃气发生器3产生的高温燃气驱动涡轮泵4起动，当涡轮泵4后压力高于气动增压装置1出口压力时，气动增压装置1停止工作，转由涡轮泵4供应燃气发生器3工作，发动机工况继续升高，直至稳态工况。多次起动系统，如图1所示，主要包括2个气动增压装置1、增压气源2、燃气发生器3、2个涡轮泵4、2个控制阀5和2个向上单向阀6；其中，增压气源2为与中心位置；2个气动增压装置1对称设置在增压气源2两侧；且2个气动增压装置1分别与增压气源2连通；每个气动增压装置1分别与1个控制阀5一端和1个向上单向阀6一端连通；2个控制阀5的另一端均与燃气发生器3连通；每个向上单向阀6的另一端与1个涡轮泵4连通；2个涡轮泵4对称设置；且2个涡轮泵4均与燃气发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，其特征在于：包括2个气动增压装置(1)、增压气源(2)、燃气发生器(3)、2个涡轮泵(4)、2个控制阀(5)和2个向上单向阀(6)；其中，增压气源(2)为与中心位置；2个气动增压装置(1)对称设置在增压气源(2)两侧；且2个气动增压装置(1)分别与增压气源(2)连通；每个气动增压装置(1)分别与1个控制阀(5)一端和1个向上单向阀(6)一端连通；2个控制阀(5)的另一端均与燃气发生器(3)连通；每个向上单向阀(6)的另一端与1个涡轮泵(4)连通；2个涡轮泵(4)对称设置；且2个涡轮泵(4)均与燃气发生器(3)的排气管路连通；外部氧化剂贮箱分别向其中1个气动增压装置(1)和对应的涡轮泵(4)供给氧化剂；外部燃料贮箱分别向另1个气动增压装置(1)和对应的涡轮泵(4)供给燃料。/n

【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，其特征在于：包括2个气动增压装置(1)、增压气源(2)、燃气发生器(3)、2个涡轮泵(4)、2个控制阀(5)和2个向上单向阀(6)；其中，增压气源(2)为与中心位置；2个气动增压装置(1)对称设置在增压气源(2)两侧；且2个气动增压装置(1)分别与增压气源(2)连通；每个气动增压装置(1)分别与1个控制阀(5)一端和1个向上单向阀(6)一端连通；2个控制阀(5)的另一端均与燃气发生器(3)连通；每个向上单向阀(6)的另一端与1个涡轮泵(4)连通；2个涡轮泵(4)对称设置；且2个涡轮泵(4)均与燃气发生器(3)的排气管路连通；外部氧化剂贮箱分别向其中1个气动增压装置(1)和对应的涡轮泵(4)供给氧化剂；外部燃料贮箱分别向另1个气动增压装置(1)和对应的涡轮泵(4)供给燃料。


2.根据权利要求1所述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，其特征在于：所述气动增压装置(1)包括增压泵(11)和向下单向阀(12)；增压泵(11)入口端与增压气源(2)连通；增压泵(11)的出口端与向下单向阀(12)的入口端连通；向下单向阀(12)的出口端分别与对应控制阀(5)和向上单向阀(6)连通。


3.根据权利要求1-2之一所述的一种液体火箭发动机气动增压装置多次起动系统，其特征在于：起动系统的工作过程为：
启动控制阀(5)，实现气动增压装置(1)与燃气发生器(3)之间的通路导通；增压气源(2)向2个增压泵(11)提供高压气体；外部氧化剂贮箱向其中1个增压泵(11)供给低压氧化剂；低压氧化剂在高压气体和该增压泵(11)的增压作用后，流入对应向下单向阀(12)的入口，通过高压氧化剂将对应向下单向阀(12)打开，高压氧化剂通过对应向下单向阀(12)的出口流入燃气发生器(3)；同时外部燃料贮箱向另1个增压泵(11)供给低压燃料；低压燃料在高压气体和该增压泵(11)的增压作用后，流入对应向下单向阀(12)的入口，通过高压燃料将对应向下单向阀(...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海雨，单磊，王鹏武，董万峰，赵晓慧，刘文超，童飞，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61