[发明专利]一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种航天推进技术领域内的液体轨姿控发动机技术领域，特别是一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置。

背景技术

轨姿控发动机大多采用压缩气体挤压式供应方式，即贮箱内的推进剂在压缩气体压力的作用下进入输出管路2，并输送至发动机电磁阀前。电磁阀打开时，推进剂进入推力室，发动机开始工作。电磁阀关闭时，发动机停机。发动机停机后，电磁阀前推进剂停止流动，此时，受发动机停机热返浸、气动加热、空间深冷环境冷却等因素的影响，可能导致阀前某些局部推进剂温度大幅上升或下降。

对轨姿控发动机而言，推进剂温度过高，将导致推进剂气化或分解，影响发动机的正常工作，极端情况下可能发生爆炸事故；推进剂温度过低，将导致推进剂冻结，使发动机无法启动。因此，将推进剂温度控制在安全范围内是保证轨姿控发动机安全可靠工作的必要条件。

传统的防止发动机停机后阀前推进剂温度过高的方法是增设隔热或散热装置，通过隔热减小停机热返浸或气动加热对阀前推进剂的加热，通过散热减小阀前推进剂及相关结构的温升。传统的防止发动机停机后阀前推进剂温度过低的方法是进行局部电加热及增设保温层。

上述传统方法在轨姿控发动机的研制中均得到过成功应用。但在某些特殊应用场合(如，阀前再生冷却推力室冷却通道内推进剂的温度控制，又如，因发动机结构和重量限制无法设置隔热或散热装置)，传统方法无法采用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，本发明有效控制了发动机停机后阀前(容腔、流道内)推进剂温度，从而避免因停机热返浸、气动加热等原因引起的推进剂过热，并避免因空间深冷环境冷却等原因引起的推进剂过冷冻结，以提高发动机的安全性、可靠性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，包括贮箱、输出管路、阀前容腔、发动机电磁阀、循环泵和回流管路；其中，贮箱为中空球状结构；贮箱、输出管路和阀前容腔的一端依次连通；发动机电磁阀固定安装在阀前容腔的顶部，并与阀前容腔连通；发动机电磁阀与外部推力室连通；回流管路的一端与阀前容腔连通；回流管路的另一端与输出管路连通；循环泵设置在回流管路上，且靠近回流管路与阀前容腔的连接处。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，所述的贮箱包括气体入口、气囊和推进剂；其中，气体入口设置在贮箱的外壁，且气体入口沿轴向与输出管路相对于贮箱对称；气囊贴附在贮箱的内壁；且气体入口对应位于气囊的中心位置；气囊与气体入口连通；推进剂置于贮箱的内部，且位于气囊的外部与贮箱其它内壁之间。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，当外部压缩气体通过气体入口进入气囊，气囊膨胀，挤压推进剂从贮箱流入输出管路。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，当循环泵关闭且发动机电磁阀打开时，推进剂依次经贮箱、输出管路、阀前容腔和发动机电磁阀，并流出至外部推力室。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，当发动机电磁阀关闭且循环泵打开时，推进剂依次经贮箱、输出管路、阀前容腔和回流管路，并流回输出管路；如此反复循环。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，所述回流管路的一端与阀前容腔连通；回流管路的另一端与贮箱连通；当发动机电磁阀关闭且循环泵打开时，推进剂依次经贮箱、输出管路、阀前容腔和回流管路，并流回贮箱；如此反复循环。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，所述回流管路直径为10-30mm；循环泵的压力能力为8kPa-1mPa；贮箱最大容积为450-550L。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，在循环泵打开的情况下，推进剂的最大流速为800-1000g/s。

在上述的一种轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制装置，当气囊全部充满时，气囊占贮箱内部容积大于等于90％。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明在传统管路上增加了循环泵和回流管路，将轨姿控发动机停机后阀前推进剂温度控制在安全范围内，防止因阀前推进剂过热或过冷导致发动机出现安全事故或功能故障；

(2)本发明采用了回流管路，用于放置推进剂过热或过冷导，简化或免去隔热结构、散热结构、电加热装置及保温结构；