一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置制造方法及图纸

一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，包括推进剂低温存贮模块、压力调节模块、流量调节模块；推进剂低温存贮模块用于对推进剂进行冷却、压缩、存储；推进剂低温存贮模块输出的推进剂依次经压力调节模块、流量调节模块提供给推进系统的阴极和阳极；压力调节模块用于将降低推进剂的压力；流量调节模块用于对输出给推进系统阴极和阳极的流量进行调节。本发明专利技术采用主动制冷零蒸发方案，大幅降低推进剂贮箱体积和重量；且采用大范围推进剂流量调节模块，能够同时完成推进剂流量精准控制；推进剂低温存贮模块、压力调节模块和流量调节模块一体化集成，大幅降低推进剂供给系统体积重量；采用氩气作为推进剂节省了推进剂消耗成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置


[0001]本专利技术涉及一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，特别是一种大功率磁等离子体动力推进系统低温推进剂供给装置，属于空间航天器电推进动力系统设计


技术介绍

[0002]大功率磁等离子体动力电推力器(MPDT)是一种利用超强电磁力加速等离子体高速喷出的先进动力装置，具有超高比冲、大推力密度、结构紧凑等技术优势，其比冲等核心指标远高于目前已有空间推进技术，是决定未来载人火星探测、超大型天基武器平台实在部署等重大航天任务成败的关键技术之一。
[0003]传统离子、霍尔电推进技术，为静电场加速工作模式，加速电压相对较高，一般使用分子量较重的氙气作为推进剂，从而获得较高的比冲性能，在轨工作时推进剂采用高压常温存储方案。与之不同的是，在MPDT中，等离子体处于复杂的电磁加速模式，加速电压相对较小，使用分子量相对较轻的气体作为推进剂，可以获得较高比冲和效率。然而，相对分子量较轻的气体，存储通常在高压常温下，其存储密度较低，致使在轨工作时所需的推进剂贮箱体积大幅提升，极大限制了大功率磁等离子体动力推进系统的在轨应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，包括推进剂低温存贮模块、压力调节模块、流量调节模块；推进剂低温存贮模块用于对推进剂进行冷却、压缩、存储；推进剂低温存贮模块输出的推进剂依次经压力调节模块、流量调节模块提供给推进系统的阴极和阳极；压力调节模块用于将降低推进剂的压力；流量调节模块用于对输出给推进系统阴极和阳极的流量进行调节。本专利技术采用主动制冷零蒸发方案，大幅降低推进剂贮箱体积和重量；且采用大范围推进剂流量调节模块，能够同时完成推进剂流量精准控制；推进剂低温存贮模块、压力调节模块和流量调节模块一体化集成，大幅降低推进剂供给系统体积重量；采用氩气作为推进剂节省了推进剂消耗成本。
[0005]本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，包括推进剂低温存贮模块、压力调节模块、流量调节模块；
[0007]推进剂低温存贮模块用于对推进剂进行冷却、压缩、存储；
[0008]推进剂低温存贮模块输出的推进剂依次经压力调节模块、流量调节模块提供给推进系统的阴极和阳极；
[0009]压力调节模块用于将推进剂的压力降低到流量调节模块需要的工作压力；
[0010]流量调节模块用于对输出给推进系统阴极和阳极的流量进行调节。
[0011]优选的，推进剂低温存贮模块采用主动制冷零蒸发的方法将推进剂进行冷却、压
缩。
[0012]优选的，推进剂采用氩气。
[0013]优选的，压力调节模块中的推进剂输出管路分为两部分，一部分经流量调节模块为推进系统的阴极提供推进剂，另一部分经流量调节模块为推进系统的阳极提供推进剂；两部分推进剂输出管路内的压力不同。
[0014]优选的，压力调节模块的上游包括4个上游高压自锁阀，4个上游高压自锁阀采用并串联形式，用于将高压区与低压区安全隔离。
[0015]优选的，推进剂低温存贮模块包括制冷机和贮箱；
[0016]制冷机用于对推进剂进行冷却；
[0017]贮箱用于存储冷却后的推进剂。
[0018]优选的，推进剂低温存贮模块出口与压力调节模块的入口为钛管焊接；压力调节模块出口和流量控制模块出入口均为标准M8螺接头，之间通过不锈钢管和球头进行螺接安装。
[0019]优选的，压力调节模块内包括高压压力传感器，用于监测推进剂低温存贮模块中贮箱内的压力，对推进剂的剩余量进行估算。
[0020]优选的，流量调节模块包括流量控制自锁阀、流量控制器；
[0021]流量控制自锁阀用于控制各路推力器流量通断，流量控制器用于控制输出流量。
[0022]优选的，流量调节范围为50mg/s～150mg/s。
[0023]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
[0024](1)本专利技术采用斯特林制冷机主动制冷零蒸发方案，能够将氩气从常温冷却至85K，贮箱存储压力1.5MPa，进而能够将氩气存储密度从23.15kg/m3提高至1413.4kg/m3，进而大幅降低推进剂贮箱体积和重量。
[0025](2)本专利技术采用大范围推进剂流量调节模块，能够同时完成磁等离子体动力推力器阴极和阳极推进剂流量精准控制，实现阴阳极供气流量最优匹配，配合推力器完成推力器工作功率大范围可调(50kW～100kW)。
[0026](3)本专利技术采用推进剂低温存贮模块、压力调节模块和流量调节模块一体化集成解决方案，系统能够快速完成低温存储，高压向低压调节换和大范围流量控制，从而大幅降低推进剂供给系统体积重量。
[0027](4)本专利技术采用氩气作为推进剂，和传统选用氙气作为推进剂相比，具有以下优势：
①
相对于氙气，使用氩气可将MPDT的推进比冲从约3000秒提升至约6000秒，提升一倍，这可以大幅度节省航天器推进剂的消耗量。
②
由于氩气分子量(39.95g/mol)远低于氙气分子量(131.29g/mol)，比冲约为氙气两倍，进而同等推进携带质量条件下，氩气的总冲相对氙气提高两倍，大幅提高了航天器动力效能。
③
氩气成本约￥30元/1kg，氙气成本约￥12000元/1kg，采用氩气作为推进剂可以大幅节省推进剂消耗成本。
附图说明
[0028]图1为本专利技术装置的组成示意图(其中C代表阴极，图中带有C标识的部件为阴极支路上的部件；A代表阳极，图中带有A标识的部件为阳极支路上的部件)。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。
[0030]一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，包括推进剂低温存贮模块、压力调节模块、流量调节模块；推进剂低温存贮模块用于对推进剂进行冷却、压缩、存储；推进剂低温存贮模块输出的推进剂依次经压力调节模块、流量调节模块提供给推进系统的阴极和阳极；压力调节模块用于将推进剂的压力降低到流量调节模块需要的工作压力；流量调节模块用于对输出给推进系统阴极和阳极的流量进行调节。
[0031]推进剂低温存贮模块采用主动制冷零蒸发的方法将推进剂进行冷却、压缩。推进剂采用氩气。
[0032]压力调节模块中的推进剂输出管路分为两部分，一部分经流量调节模块为推进系统的阴极提供推进剂，另一部分经流量调节模块为推进系统的阳极提供推进剂；两部分推进剂输出管路内的压力不同。
[0033]压力调节模块的上游包括4个上游高压自锁阀，4个上游高压自锁阀采用并串联形式，用于将高压区与低压区安全隔离。
[0034]推进剂低温存贮模块包括制冷机和贮箱；制冷机用于对推进剂进行冷却；贮箱用于存储冷却后的推进剂。
[0035]推进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，其特征在于，包括推进剂低温存贮模块、压力调节模块、流量调节模块；推进剂低温存贮模块用于对推进剂进行冷却、压缩、存储；推进剂低温存贮模块输出的推进剂依次经压力调节模块、流量调节模块提供给推进系统的阴极和阳极；压力调节模块用于将推进剂的压力降低到流量调节模块需要的工作压力；流量调节模块用于对输出给推进系统阴极和阳极的流量进行调节。2.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，其特征在于，推进剂低温存贮模块采用主动制冷零蒸发的方法将推进剂进行冷却、压缩。3.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，其特征在于，推进剂采用氩气。4.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，其特征在于，压力调节模块中的推进剂输出管路分为两部分，一部分经流量调节模块为推进系统的阴极提供推进剂，另一部分经流量调节模块为推进系统的阳极提供推进剂；两部分推进剂输出管路内的压力不同。5.根据权利要求1所述的磁等离子体动力推进系统的推进剂供给装置，其特征在于，压力调节模块的上游包括4个上游高压自锁阀，4...

【专利技术属性】
技术研发人员：周成，韩道满，李永，王戈，丛云天，王宝军，姚兆普，刘旭辉，赵博强，亢淼，应磊，王磊，李永平，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：