[发明专利]一种自增压脉冲工作单组元催化分解气体发生器

说明书

本发明公开了一种自增压脉冲工作单组元催化分解气体发生器，由缸体、活塞、壳体、连接座、气阀芯、导向连接座、弹簧和外套螺母组成。活塞和缸体配合形成两个环形高压腔和圆柱形低压腔。低压腔端头设置由小孔通外界环境，高压腔端头设置有圆周布置的小孔通环形催化剂腔。气阀芯设置有中心孔和径向孔，气阀芯处于关闭状态时，压力室通过气阀芯中心孔、径向孔和壳体上的泄出口通外界环境；连接座4端头连接控制阀。其利用不平衡面积产生压差自增压原理脉冲工作，可在很低的贮箱初始压力下工作，无需增压泵或高压气源系统，可大幅简化贮箱增压系统、有效减轻结构重量，从而提高运载器或空间飞行器的使用性能和载荷能力。

技术领域

本发明涉及用于商业卫星、运载火箭上面级或空间飞行器发动机贮箱增压的供气装置，具体地说，涉及一种自增压脉冲工作单组元催化分解气体发生器。

背景技术

卫星、运载火箭上面级或空间飞行器的推进系统，如姿轨控发动机、上面级发动机等均需要给推进剂贮箱提供增压气体以维持贮箱压力，从而为发动机供应推进剂。通常推进剂贮箱的增压采用高压氦气或高压氮气通过减压器引入贮箱，这需要设置高压气瓶、减压器、控制阀等，系统相对较为复杂、重量重，特别对于贮箱压力要求相对较高、总冲量大的挤压式推进系统，所需的气源容积大，系统结构重量大，直接影响运载器或飞行器的载荷能力。

为取消挤压式推进系统的气瓶，美国Lawrence Livemore国家实验室2002 年提出了一种带柱塞泵的过氧化氢气体发生器循环(AIAA2002-3702)，其基本原理是利用柱塞泵后部分推进剂催化分解产生气体一方面驱动柱塞泵，另一方面引入贮箱给贮箱增压。柱塞泵增压后供应一个或多个带催化剂床的推力室。柱塞泵的增压压力则通过一个可调节气体流量的调节器来控制。驱动柱塞泵的气体最终排出到外界。这种单组元推进系统方案可避免高压气瓶的使用，实现推进系统的轻量化，但存在不足之处在于两方面问题：其一是由于驱动柱塞泵的气体直接排出到外界，存在一定的能量损失，且发动机工作压力越高，能量损失越大；其二是需要设置工作于高温高压气体介质的流量调节器，实现高可靠性和安全性难度较大，这是制约该推进系统方案所能达到压力水平的一个主要因素，公布的试验最高压力不超过5Mpa。

本发明针对推进剂可催化分解的发动机，采用推进剂催化分解产生的燃气驱动柱塞泵，利用柱塞泵的活塞受到的压力作用面积差产生压力差从而形成正反馈增压效应的自增压脉冲工作单组元催化分解气体发生器装置，可直接连接于装有可催化分解的推进剂的贮箱底部至贮箱顶部气垫区的增压管上，打开控制阀即可实现给贮箱的脉冲增压，无需设置高压增压气源系统。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种自增压脉冲工作单组元催化分解气体发生器；其利用不平衡面积产生压差自增压原理脉冲工作，可在很低的贮箱初始压力下工作，无需增压泵或高压气源系统，可大幅简化贮箱增压系统、有效减轻结构重量，从而提高运载器或空间飞行器的使用性能和载荷能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括缸体、活塞、壳体、连接座、钢珠、第一弹簧、气阀芯、导向连接座、第二弹簧、外套螺母、第一铝垫、第二铝垫，其特征在于活塞与缸体配合形成两个环形高压腔和圆柱形低压腔，低压腔端头设置由小孔通外界环境，高压腔端头设有圆周布置的小孔通环形催化剂腔；气阀芯设置有中心孔和径向孔，气阀芯处于关闭状态时，压力室通过气阀芯中心孔-径向孔和壳体上的泄出口通外界环境；连接座端头连接控制阀。

催化分解的推进剂为过氧化氢，或无水肼，或HAN基推进剂。

有益效果