[发明专利]一种开式循环液氧煤油发动机系统及使用方法

说明书

本发明公开了一种开式循环液氧煤油发动机系统及使用方法。该系统采用低成本的液氧、煤油作为推进剂，满足发动机的起动、点火功能，并降低了发动机生产成本，同时也满足了火箭发射无毒化的要求。该发动机系统的采用同轴设置的涡轮、煤油泵、氧化剂泵；氧化剂泵的入口与氧化剂供应源连通，煤油泵的入口与煤油供应源连通，两个泵的出口均与推力室连通；涡轮上设有火药起动器；涡轮通过管道与所述燃气发生器连通，且涡轮上设有排气管，燃气发生器的头部安装烟火点火器；氧化剂输出副管路的一端与氧化剂输出主管路连通，另一端与燃气发生器连通；煤油输出副管路的一端与煤油输出主管路连通，另一端与燃气发生器连通。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机技术领域，具体是一种开式循环液氧煤油发动机系统及使用方法。

背景技术

液氧煤油作为运载火箭的一种无毒、无污染的推进剂组合，具有比冲性能高、成本低、使用维护方便的特点，在当前运载火箭中得到广泛的应用。由于当前代运载火箭液氧煤油主动力发动机为补燃循环，虽然发动机的比冲性能高，但由于补燃循环发动机的系统压力高，导致发动机系统复杂，组件的生产、试验难度大，发动机的生产和使用维护成本较高，产量也较低。现役常规运载火箭采用常规推进剂开式循环发动机，虽然系统简单、使用维护方便，但推进剂毒性大，推进剂价格高，且面临被更新换代的需求。

综合当前运载火箭发展和更新换代的需要，需结合补燃循环液氧煤油发动机和常规推进剂开式循环发动机的优点，从而设计一种液氧煤油发动机系统，以简化补燃循环发动机系统的复杂程度，减少组件数量，达到降低发动机生产、试验成本的目的，并提高发动机固有可靠性，从而实现火箭发射的无毒化。

发明内容

为了解决现有技术问题存在的问题，本发明结合了补燃循环液氧煤油发动机和循环发动机的特点，设计了一种开式循环液氧煤油发动机系统及使用方法，采用低成本的液氧、煤油作为推进剂，满足发动机的起动、点火功能，并减少了发动机的组件数量，降低发动机生产成本，同时也满足了火箭发射无毒化的要求。

本发明的技术解决方案如下：

本发明提供了一种开式循环液氧煤油发动机系统，包括推力室、同轴式涡轮泵组件、氧化剂输出主管路、煤油输出主管路、燃气发生器、烟火点火器、火药起动器、氧化剂输出副管路、煤油输出副管路以及氮气吹除阀；

同轴式涡轮泵组件包括同轴设置的涡轮、煤油泵、氧化剂泵；

氧化剂泵的入口与外部氧化剂供应源连通，氧化剂泵的出口通过氧化剂输出主管路与推力室连通，且氧化剂输出主管路上安装氧化剂主阀；

煤油泵的入口与外部煤油供应源连通，煤油泵的出口通过煤油输出主管路与推力室连通，且煤油输出主管路上安装煤油主阀；

涡轮上设有火药起动器；涡轮通过管道与所述燃气发生器连通，且涡轮上设有排气管，燃气发生器的头部安装烟火点火器；燃气发生器中氧化剂和煤油的混合比在0.35～0.45的范围内；

氧化剂输出副管路的一端与所述氧化剂输出主管路连通，另一端与燃气发生器连通，氧化剂输出副管路上安装氧化剂副阀；

煤油输出副管路的一端与所述煤油输出主管路连通，另一端与燃气发生器连通，煤油输出副管路上安装煤油副阀；

氮气吹除阀在煤油输出主管路和煤油输出副管路上各安装一个，或者在氧化剂输出主管路和氧化剂输出副管路上各安装一个，或者在煤油输出主管路、煤油输出副管路、氧化剂输出主管路和氧化剂输出副管路上各安装一个，用于对系统进行吹除；

氧化剂主阀、煤油主阀、氧化剂副阀、煤油副阀均采用气动阀门。

进一步地，上述所述氧化剂输出副管路和煤油输出副管路上均安装有用于控制流量的汽蚀管。

进一步地，上述煤油输出主管路和煤油输出副管路上安装有节流圈。