一种固液混合式燃气增压系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及推进剂贮箱增压领域内的一种固液混合式燃气增压系统及其控制方法，包括固体燃气增压模块、液体燃气填充模块以及发动机燃料贮箱；所述固体燃气增压模块、所述液体燃气填充模块以及发动机燃料贮箱依次连通；所述固体燃气增压模块产生燃气并通入所述液体燃气填充模块内，所述液体燃气填充模块受到通入燃气的压力并产生高温燃气，所述高温燃气流入下游的所述发动机燃料贮箱内。本发明专利技术固液混合式燃气增压系统复杂度低，可靠性高，节省了增压系统在航天姿轨控动力系统中的体积。压系统在航天姿轨控动力系统中的体积。压系统在航天姿轨控动力系统中的体积。

【技术实现步骤摘要】
一种固液混合式燃气增压系统及其控制方法


[0001]本专利技术涉及推进剂贮箱增压领域，具体地，涉及一种固液混合式燃气增压系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]姿轨控动力系统是航天器的关键分系统之一，主要为各种航天器在飞行过程的姿态稳定和控制、轨道转移、轨道修正提供控制力和控制力矩，被广泛应用于卫星、飞船、导弹、运载火箭、深空探测器等重要的航天器中。具有响应快速、控制方便等特点。一般姿轨控动力系统的运作是由增压系统为燃料贮箱提供压力，推动燃料贮箱中的燃料以一定的压力进入姿轨控发动机控制阀中，当控制阀开启时进入发动机燃烧室进行反应，最终通过尾喷管喷出产生推力。由于姿轨控动力系统中除个别轨控发动机体积和质量较大外，其余发动机体积和质量一般较小，因此整个姿轨控动力系统的主要质量和体积都集中在发动机的增压系统、推进剂贮箱以及发动机上。
[0003]目前常规典型的姿轨控动力系统采用高压气体恒压挤压式增压系统来推动燃料贮箱，完成整个姿轨控动力系统进行燃料供给，高压气体挤压式供应系统中，高压气路主要由气瓶、导管、多通、充气阀、电爆阀、高压传感器及相关支架等组成，对于整个系统尤其是弹用姿轨控系统来说，高压气体挤压式增压系统的气瓶占据着系统较大的质量和空间，同时由于气路中存在高压，对其的连接和密封也面临着严峻的可靠性考验。并且对于某些航天产品来说对于贮存和快速响应能力具有较高的需求，挤压式增压系统在长储阶段一般只完成燃料的加注，其内部的高压气体一般需要临射前进行充填，部分系统则是在气体充填后定期检查和补充高压气体，应急发射时响应速度较慢。
[0004]有研究者想要通过液体燃气增压系统来代替高压气体挤压式增压系统，以降低姿轨控动力系统中发动机的燃气增压系统的质量，减少发动机的燃气增压系统的体积，但是常规的单级液体燃气增压系统，尽管相较于高压气体挤压式增压系统其体积有了减小，但是系统中的压力放大贮箱为了能够产生足够多的面积差完成压力放大，其结构质量往往较大，导致整个燃气增压方案的质量相比于高压气体增压方案优化并不明显。
[0005]经现有技术检索发现，中国专利技术专利公开号为CN106194500A，公开了一种应用于液体火箭的三合气增压系统，包括氦氢气瓶(1)、氧气瓶(2)、流量控制单元和催化床(5)；氦氢气瓶(1)中预先存储氦气和氢气的混合气体；氧气瓶(2)中存储氧气；两个气瓶通过流量控制单元控制气瓶内气体输出的流量，输出的氦气、氢气以及氧气的混合气体通过催化床气并释放热量，将氦气、水蒸气和反应剩余的氧气加温后进入贮箱增压。(5)进行催化反应，氧气和氢气反应后生成水蒸。该专利技术专利仍然存在占用空间体积大等问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种固液混合式燃气增压系统及其控制方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种固液混合式燃气增压系统，包括固体燃气增压模块、液体燃气填充模块以及发动机燃料贮箱；
[0008]所述固体燃气增压模块、所述液体燃气填充模块以及发动机燃料贮箱依次连通；
[0009]所述固体燃气增压模块产生燃气并通入所述液体燃气填充模块内，所述液体燃气填充模块受到通入燃气的压力并产生高温燃气，所述高温燃气流入下游的所述发动机燃料贮箱内。
[0010]一些实施方式中，所述固体燃气增压模块包括固体燃气发生器、增压燃气气瓶以及减压阀，所述固体燃气发生器、所述增压燃气气瓶以及所述减压阀依次连通，所述减压阀与所述液体燃气填充模块连通。
[0011]一些实施方式中，液体燃气填充模块包括单组元燃料贮箱、流量控制器以及液体燃气发生器，所述单组元燃料贮箱、所述流量控制器以及所述液体燃气发生器依次连通，所述单组元燃料贮箱与所述减压阀连通，所述液体燃气发生器与所述发动机燃料贮箱连通。
[0012]一些实施方式中，所述发动机燃料贮箱设置有压力传感器。
[0013]一些实施方式中，所述固体燃气增压模块与所述发动机燃料贮箱之间设有多组所述液体燃气填充模块，多组所述液体燃气填充模块依次串联。
[0014]一些实施方式中，所述发动机燃料贮箱为多个，多个所述发动机燃料贮箱并联。
[0015]本专利技术还提供了一种固液混合式燃气增压系统的控制方法，采用所述的固液混合式燃气增压系统，包括如下步骤：
[0016]步骤A，系统初始压力建立：所述固体燃气增压模块产生燃气通入所述液体燃气填充模块内，所述液体燃气填充模块受到通入的燃气的压力后产生高温燃气通入所述发动机燃料贮箱内，使得所述发动机燃料贮箱达到预设压力；
[0017]步骤B，系统压力完成并锁定：所述发动机燃料贮箱达到预设压力后，所述液体燃气填充模块流向所述发动机燃料贮箱的管路锁闭，所述固体燃气增压模块的燃气继续通入所述燃气填充模块内并使其达到预设压力后，所述固体燃气增压模块流向所述燃气填充模块的管路锁闭，所述固体燃气增压模块继续产生燃气使其自身系统达到预设压力并保持；
[0018]步骤C，系统压力解锁释放：姿/轨控发动机工作时，所述液体燃气填充模块流向所述发动机燃料贮箱的管路以及所述固体燃气增压模块流向所述液体燃气填充模块的管路依次解锁，所述发动机燃料贮箱通过所述固体燃气增压模块与所述液体燃气填充模块获得高温燃气并以系统预设压力向姿/轨控发动机供给燃料。
[0019]一些实施方式中，所述步骤A，系统初始压力建立的程序为：
[0020]步骤A
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1，所述固体燃气发生器产生燃气充入所述增压燃气气瓶，所述增压燃气气瓶压力升高使得燃气经所述减压阀流入所述单组元燃料贮箱中；
[0021]步骤A
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2，所述单组元燃料贮箱内的推进剂在进入的燃气压力的推动下经所述流量控制阀流入所述液体燃气发生器内，所述液体燃气发生器产生高温燃气；
[0022]步骤A
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3，所述液体燃气发生器产生的高温燃气流入所述发动机燃料贮箱内，完成系统初始压力的建立。
[0023]一些实施方式中，所述步骤B，系统压力完成并锁定的程序为：
[0024]步骤B
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1，当发动机燃料贮箱达到预设压力后，所述单组元燃料贮箱与所述液体燃气发生器之间的压力升高并达到预设压力，所述流量控制阀锁闭；
[0025]步骤B
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2，所述流量控制阀锁闭后，所述单组元燃料贮箱通过所述增压燃气气瓶送出的燃气达到预设压力后，所述减压阀锁闭；
[0026]步骤B
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3，所述减压阀锁闭后，所述固体燃气发生器产生的燃气使所述增压燃气气瓶达到预设压力，系统压力完成并保持在锁定状态。
[0027]一些实施方式中，所述步骤C，系统压力解锁释放的程序为：
[0028]步骤C
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1，姿/轨控发动机工作时，所述发动机燃料贮箱向姿/轨控发动机供给燃料，所述发动机燃料贮箱系统压力降低，所述流量控制阀解锁；
[0029]步骤C
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2，所述流量控制阀解锁后，所述液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固液混合式燃气增压系统，其特征在于，包括固体燃气增压模块(100)、液体燃气填充模块(200)以及发动机燃料贮箱(300)；所述固体燃气增压模块(100)、所述液体燃气填充模块(200)以及发动机燃料贮箱(300)依次连通；所述固体燃气增压模块(100)产生燃气并通入所述液体燃气填充模块(200)内，所述液体燃气填充模块(200)受到通入燃气的压力并产生高温燃气，所述高温燃气流入下游的所述发动机燃料贮箱(300)内。2.根据权利要求1所述的固液混合式燃气增压系统，其特征在于，所述固体燃气增压模块(100)包括固体燃气发生器(101)、增压燃气气瓶(102)以及减压阀(103)，所述固体燃气发生器(101)、所述增压燃气气瓶(102)以及所述减压阀(103)依次连通，所述减压阀(103)与所述液体燃气填充模块(200)连通。3.根据权利要求2所述的固液混合式燃气增压系统，其特征在于，液体燃气填充模块(200)包括单组元燃料贮箱(201)、流量控制器(202)以及液体燃气发生器(203)，所述单组元燃料贮箱(201)、所述流量控制器(202)以及所述液体燃气发生器(203)依次连通，所述单组元燃料贮箱(201)与所述减压阀(103)连通，所述液体燃气发生器(203)与所述发动机燃料贮箱(300)连通。4.根据权利要求1所述的固液混合式燃气增压系统，其特征在于，所述发动机燃料贮箱(300)设置有压力传感器。5.根据权利要求4所述的固液混合式燃气增压系统，其特征在于，所述发动机燃料贮箱(300)为多个，多个所述发动机燃料贮箱(300)并联。6.根据权利要求1
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5任一所述的固液混合式燃气增压系统，其特征在于，所述固体燃气增压模块(100)与所述发动机燃料贮箱(300)之间设有多组所述液体燃气填充模块(200)，多组所述液体燃气填充模块(200)依次串联。7.一种固液混合式燃气增压系统的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1
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6任一所述的固液混合式燃气增压系统，包括如下步骤：步骤A，系统初始压力建立：所述固体燃气增压模块(100)产生燃气通入所述液体燃气填充模块(200)内，所述液体燃气填充模块(200)受到通入的燃气的压力后产生高温燃气通入所述发动机燃料贮箱(300)内，使得所述发动机燃料贮箱(300)达到预设压力；步骤B，系统压力完成并锁定：所述发动机燃料贮箱(300)达到预设压力后，所述液体燃气填充模块(200)流向所述发动机燃料贮箱(300)的管路锁闭，所述固体燃气增压模块(100)的燃气继续通入所述燃气填充模块(200)内并使其达到预设压力后，所述固体燃气增压模块(100)流向所述燃气填充模块(200)的管路锁闭，所述固体燃气增压模块(100)继续产生燃气使其自身系统达到预设压力并保持；步骤C，系统压力解锁释放：姿/轨控发动机工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明龙，张舜禹，姜丹丹，任建军，岳文骏，郭涵婧，翟艳鹏，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：