[发明专利]挤压和电动泵辅助增压结合的空间动力系统

说明书

为了解决现有的挤压系统动力性能低、质量重，难以满足深空探测发展使用需求的技术问题，本发明提出了一种挤压和电动泵辅助增压的空间动力系统。本发明通过挤压+电动泵辅助增压的方式，能将轨控氧化剂贮箱和轨控燃料贮箱的箱压降低，通过电动泵增压实现轨控推力室室压达到设定要求，从而达到低贮箱箱压，高推力室室压，且贮箱质量轻的效果。

技术领域

本发明属于液体火箭发动机技术领域，涉及一种挤压和电动泵辅助增压结合的空间动力系统。

背景技术

目前高性能空间变推力发动机普遍采用如图1所示的挤压式动力系统，其原理是：通过电机108调节第一可调汽蚀管109和第二可调汽蚀管110的工况，从而调节进入轨控推力室111的推进剂压力，实现推力调节；该方案要求氧化剂贮箱104和燃料贮箱105的箱压要足够高，因此在设计时需要将箱体壁厚做的很厚，导致整体重量重，无法满足未来空间飞行任务对高性能、轻质化空间动力系统的需求。尤其是对火星等远地天体探测时，天体引力大，轨道器工作时间长，推进剂消耗更多，对动力系统性能和质量要求更高，现有的挤压式系统无法满足使用要求。

发明内容

为了解决现有的挤压系统动力性能低、质量重，难以满足深空探测发展使用需求的技术问题，本发明提出了一种挤压和电动泵辅助增压的空间动力系统。

本发明的技术方案是：

挤压和电动泵辅助增压结合的空间动力系统，其特殊之处在于：包括气瓶、第一隔离阀、第一减压器、第二减压器、轨控氧化剂贮箱、轨控燃料贮箱、姿控氧化剂贮箱、姿控燃料贮箱、轨控推力室和姿控推力室；

气瓶至少有一个；当气瓶仅有一个时，其出气口通过第一隔离阀同时与第一减压器、第二减压器的入口端相连通；当气瓶有多个时，多个气瓶并行设置，其出气口均通过第一隔离阀同时与第一减压器、第二减压器的入口端相连通；气瓶中装有惰性气体，用于给贮箱中的推进剂增压；

从第一减压器出口端流出的介质分为两路，一路进入姿控氧化剂贮箱，另一路进入姿控燃料贮箱；姿控氧化剂贮箱和姿控燃料贮箱用于向姿控推力室提供推进剂；

从第二减压器出口端流出的介质分为两路，一路进入轨控氧化剂贮箱，另一路进入轨控燃料贮箱；轨控氧化剂贮箱和轨控燃料贮箱用于向轨控推力室提供推进剂；

在轨控氧化剂贮箱与轨控推力室氧化剂入口端之间的氧化剂供应管路上，沿氧化剂流向依次设置有第二隔离阀、第一增压泵和氧化剂主阀；在轨控燃料贮箱与轨控推力室燃料入口端之间的燃料供应管路上，沿燃料流向依次设置有第三隔离阀、第二增压泵和燃料主阀；

第一增压泵的输入端连接有第一电机的输出端，第二增压泵的输入端连接有第二电机的输出端；第一电机和第二电机由控制器控制；控制器由电池供电。

进一步地，从第一增压泵与第一主阀之间的管路上分出一条支路，该支路通过第一节流阀和第一单向阀与姿控氧化剂贮箱与姿控推力室之间的氧化剂供应管路相连通；从第二增压泵与第二主阀之间的管路上分出一条支路，该支路通过第二节流阀和第二单向阀与姿控燃料贮箱与姿控推力室之间的燃料供应管路相连通。

进一步地，轨控氧化剂贮箱和轨控燃料贮箱均至少有一个；当轨控氧化剂贮箱有多个时，这多个轨控氧化剂贮箱并行设置，其入口端均通过各自的管路与第二减压器的出口端相连，其出口端均通过各自的管路同时与多个并行设置的轨控推力室的氧化剂入口端相连；当轨控燃料贮箱有多个时，这多个轨控燃料贮箱并行设置，其入口端均通过各自的管路与第二减压器的出口端相连，其出口端均通过各自的管路同时与多个并行设置的轨控推力室的燃料入口端相连。