一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)及起動(dòng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種栗壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)及起動(dòng)方法，用于栗壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)的功能。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)而言，為確保發(fā)動(dòng)機(jī)可靠起動(dòng)并滿足一定的起動(dòng)加速性要求，一般需要設(shè)置專門的起動(dòng)系統(tǒng)。目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有型號(hào)的栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用火藥起動(dòng)器作為起動(dòng)裝置。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是應(yīng)用于上面級(jí)的栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)多次起動(dòng)能力有了越來(lái)越來(lái)迫切的需求，而如果采用傳統(tǒng)的火藥起動(dòng)器起動(dòng)的方案，發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)就需要設(shè)置多個(gè)火藥起動(dòng)器，會(huì)顯著增加發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量，且不利于總裝布局，并降低發(fā)動(dòng)機(jī)工作的可靠性。因此，需要研制一種新型的起動(dòng)系統(tǒng)，用于栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)多次起動(dòng)時(shí)，采用多個(gè)火藥起動(dòng)器會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量且不利于總裝布局的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于栗壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)及方法，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)具有不少于20次的多次起動(dòng)能力。
[0004]本發(fā)明的提供的技術(shù)解決為：一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)，其特殊之處在于：
[0005]包括用于氣瓶充氣放氣的充氣閥；
[0006]用于提供起動(dòng)箱內(nèi)推進(jìn)劑所需的增壓氣體的氣瓶；
[0007]用于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作前隔離氣瓶與起動(dòng)箱的電爆閥；
[0008]用于1C存、供應(yīng)并充填發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需推進(jìn)劑的起動(dòng)箱；
[0009]用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與關(guān)機(jī)的起動(dòng)控制閥；
[〇〇1〇] 用于防止起動(dòng)過程中起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑流入栗后管路的單向閥；
[〇〇11] 所述起動(dòng)箱包括殼體及氣液分離裝置，所述氣液分離裝置設(shè)置在殼體中將殼體分為氣腔和液腔，所述氣腔設(shè)置有氣體接口，所述液腔設(shè)置有液體接口，所述氣液分離裝置是可移動(dòng)的，當(dāng)氣腔壓力大于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向液腔移動(dòng)，當(dāng)氣腔壓力小于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向氣腔移動(dòng)；
[0012]所述氣瓶通過電爆閥與氣體接口連接；
[0013]所述起動(dòng)控制閥包括第一接口、第二接口及第三接口，所述第一接口通過單向閥與栗后管路連接，所述第二接口與起動(dòng)箱液體接口連接，所述第三接口與燃?xì)獍l(fā)生器連接，所述起動(dòng)控制閥還包括用于第二接口通斷的閥芯A及用于第三接口通斷的閥芯B，當(dāng)閥芯A單獨(dú)打開時(shí)，栗后管路與起動(dòng)箱液腔處于連通狀態(tài)，當(dāng)閥芯A和閥芯B同時(shí)打開時(shí)，栗后管路、起動(dòng)箱液腔及燃?xì)獍l(fā)生器均處于連通狀態(tài)。
[0014]利用上述的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0015]1)火箭發(fā)射前，在發(fā)射場(chǎng)對(duì)氣瓶進(jìn)行充氣；
[0016]2)發(fā)射入軌后，打開起動(dòng)控制閥閥芯A，推進(jìn)劑供應(yīng)貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑在自身箱壓的作用下對(duì)起動(dòng)箱進(jìn)行加注，加注完成后關(guān)閉起動(dòng)控制閥閥芯A ;
[0017]3)打開電爆閥，氣瓶?jī)?nèi)的高壓氣體對(duì)起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑增壓；
[0018]4)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，同時(shí)打開起動(dòng)控制閥閥芯A和閥芯B，起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑在氣瓶?jī)?nèi)高壓氣體的作用下擠壓進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器，
[0019]5)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況不斷爬升，當(dāng)栗后管路壓力高于起動(dòng)箱壓力的時(shí)候，由栗后推進(jìn)劑對(duì)起動(dòng)箱進(jìn)行再次充填，為下一次起動(dòng)做準(zhǔn)備，
[0020]6)發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，重復(fù)步驟4) -5)。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0022]1、由于本發(fā)明采用起動(dòng)箱進(jìn)行擠壓起動(dòng)的起動(dòng)方式，且在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中能夠?qū)崿F(xiàn)反復(fù)充填，僅利用該系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的多次起動(dòng)。而現(xiàn)有的栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多采用火藥起動(dòng)器進(jìn)行起動(dòng)，若使發(fā)動(dòng)機(jī)具備多次起動(dòng)的能力，需要設(shè)置多個(gè)火藥起動(dòng)器，使發(fā)動(dòng)機(jī)的體積、質(zhì)量顯著增加，且降低發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。通過試驗(yàn)及發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)熱試車驗(yàn)證，本發(fā)明應(yīng)用于栗壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)不少于20次起動(dòng)的工作能力。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)圖；
[0024]圖2為本發(fā)明中起動(dòng)箱的示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明中起動(dòng)控制閥的示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明用于栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)圖。
[0027]其中附圖標(biāo)記為:1-起動(dòng)箱、11-氣液分離裝置、12-氣腔、13-液腔、14-氣體接口、15-液體接口、2-氣瓶、3-電爆閥、4-充氣閥、5-起動(dòng)控制閥、6-單向閥、7-燃?xì)獍l(fā)生器、51-第一接口、52-第二接口、53-第三接口、54-閥芯A、55-閥芯B、8_推力室、9-栗后管路、10-栗、16-渦輪、17-氧氣起動(dòng)系統(tǒng)、18-燃料啟動(dòng)系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，為本發(fā)明的系統(tǒng)圖，本發(fā)明為一種栗壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)系統(tǒng)，由起動(dòng)箱1、氣瓶2、電爆閥3、充氣閥4、起動(dòng)控制閥5及管路組成。起動(dòng)箱1用以貯存、供應(yīng)并充填發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的推進(jìn)劑；氣瓶2用以提供起動(dòng)箱內(nèi)推進(jìn)劑所需的增壓氣體；電爆閥3用于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作前隔離氣瓶2與起動(dòng)箱1 ;充氣閥4用于氣瓶2的充氣放氣；起動(dòng)控制閥5用以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與關(guān)機(jī)；同時(shí)在起動(dòng)系統(tǒng)與栗后管路之間設(shè)置了單向閥6，用于防止起動(dòng)過程中起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑流入栗后管路9。
[0029]圖2所示為本發(fā)明中起動(dòng)箱的示意圖，本發(fā)明的起動(dòng)箱1包括殼體及氣液分離裝置11，氣液分離裝置設(shè)置在殼體中將殼體分為氣腔12和液腔13，氣腔設(shè)置有氣體接口 14，液腔設(shè)置有液體接口 15，氣液分離裝置是可移動(dòng)的，當(dāng)氣腔壓力大于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向液腔移動(dòng)，當(dāng)氣腔壓力小于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向氣腔移動(dòng)。
[0030]圖3所示為本發(fā)明中采用的起動(dòng)控制閥的示意圖，起動(dòng)控制閥5為一種電動(dòng)氣閥門，用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與關(guān)機(jī)。閥門設(shè)置三個(gè)接口，其中第一接口 51為閥門的入口，第一接口 51通過單向閥6與發(fā)動(dòng)機(jī)栗后管路9連接；第二接口 52與起動(dòng)箱1液腔13連接；第三接口 53與燃?xì)獍l(fā)生器7連接。在第二接口 52處設(shè)置有閥芯A54，第三接口 53處設(shè)置有閥芯B55，當(dāng)閥芯A54單獨(dú)打開時(shí)，栗后管路9與起動(dòng)箱1液腔13處于連通狀態(tài)，當(dāng)閥芯A54和閥芯B55同時(shí)打開時(shí)，栗后管路9、起動(dòng)箱1液腔12及發(fā)生器7均處于連通狀態(tài)。
[0031]在火箭發(fā)射前，需要在發(fā)射場(chǎng)對(duì)氣瓶2進(jìn)行充氣，而起動(dòng)箱1在地面不進(jìn)行加注工作。
[0032]當(dāng)上面級(jí)發(fā)射入軌后，打開起動(dòng)控制閥閥芯A54，上面級(jí)貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑在箱壓的作用下對(duì)起動(dòng)箱1進(jìn)行加注，加注完成后關(guān)閉閥芯A54，并打開電爆閥3，氣瓶2內(nèi)的高壓氣體對(duì)起動(dòng)箱1內(nèi)的推進(jìn)劑增壓。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，打開起動(dòng)控制閥閥芯A54和閥芯B55，起動(dòng)箱1內(nèi)的推進(jìn)劑在氣瓶?jī)?nèi)高壓氣體的作用下擠壓進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器7，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況不斷爬升，當(dāng)栗后管路9壓力高于起動(dòng)箱1的氣腔12壓力的時(shí)候，由栗后推進(jìn)劑對(duì)起動(dòng)箱1進(jìn)行再次充填，氣腔12的氣體被壓回氣瓶2，為下一次起動(dòng)做準(zhǔn)備，如此反復(fù)工作，可以實(shí)現(xiàn)栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多次起動(dòng)的功能。
[0033]圖4所示為本發(fā)明用于栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)圖，發(fā)動(dòng)機(jī)主要由推力室、燃?xì)獍l(fā)生器、渦輪栗、起動(dòng)系統(tǒng)及其他管路和閥門組成。本發(fā)明可同時(shí)用做該栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的氧化劑起動(dòng)系統(tǒng)17也可用作燃料起動(dòng)系統(tǒng)18，用于實(shí)現(xiàn)栗壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的多次起動(dòng)。本發(fā)明通過起動(dòng)控制閥第一接口及單向閥與栗后管路連接，通過第三接口與燃?xì)獍l(fā)生器連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于: 包括用于氣瓶充氣放氣的充氣閥(4)； 用于提供起動(dòng)箱內(nèi)推進(jìn)劑所需的增壓氣體的氣瓶(2); 用于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作前隔離氣瓶與起動(dòng)箱的電爆閥(3); 用于貯存、供應(yīng)并充填發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需推進(jìn)劑的起動(dòng)箱(1); 用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)與關(guān)機(jī)的起動(dòng)控制閥(5); 用于防止起動(dòng)過程中起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑流入栗后管路的單向閥(6);所述起動(dòng)箱(1)包括殼體及氣液分離裝置(11)，所述氣液分離裝置設(shè)置在殼體中將殼體分為氣腔(12)和液腔(13)，所述氣腔設(shè)置有氣體接口(14)，所述液腔設(shè)置有液體接口(15)，所述氣液分離裝置是可移動(dòng)的，當(dāng)氣腔壓力大于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向液腔移動(dòng)，當(dāng)氣腔壓力小于液腔壓力時(shí)，氣液分離裝置朝向氣腔移動(dòng)； 所述氣瓶⑵通過電爆閥⑶與氣體接口連接； 所述起動(dòng)控制閥包括第一接口(51)、第二接口(52)及第三接口(53)，所述第一接口(51)通過單向閥(6)與栗后管路(9)連接，所述第二接口(52)與起動(dòng)箱液體接口(15)連接，所述第三接口(53)與燃?xì)獍l(fā)生器(7)連接，所述起動(dòng)控制閥(5)還包括用于第二接口(52)通斷的閥芯A(54)及用于第三接口通斷的閥芯B(55)，當(dāng)閥芯A單獨(dú)打開時(shí)，栗后管路(9)與起動(dòng)箱液腔(13)處于連通狀態(tài)，當(dāng)閥芯A(54)和閥芯B(55)同時(shí)打開時(shí)，栗后管路(9)、起動(dòng)箱液腔(13)及燃?xì)獍l(fā)生器(7)均處于連通狀態(tài)。2.利用權(quán)利要求1所述的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行火箭發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)火箭發(fā)射前，在發(fā)射場(chǎng)對(duì)氣瓶(2)進(jìn)行充氣； 2)發(fā)射入軌后，打開起動(dòng)控制閥閥芯A(54)，推進(jìn)劑供應(yīng)貯箱內(nèi)的推進(jìn)劑在自身箱壓的作用下對(duì)起動(dòng)箱(1)進(jìn)行加注，加注完成后關(guān)閉起動(dòng)控制閥閥芯A(54); 3)打開電爆閥，氣瓶(2)內(nèi)的高壓氣體對(duì)起動(dòng)箱(1)內(nèi)的推進(jìn)劑增壓； 4)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，同時(shí)打開起動(dòng)控制閥閥芯A(54)和閥芯B (55)，起動(dòng)箱內(nèi)的推進(jìn)劑在氣瓶(2)內(nèi)高壓氣體的作用下擠壓進(jìn)入燃?xì)獍l(fā)生器(7)， 5)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況不斷爬升，當(dāng)栗后管路壓力高于起動(dòng)箱(1)壓力的時(shí)候，由栗后推進(jìn)劑對(duì)起動(dòng)箱(1)進(jìn)行再次充填，為下一次起動(dòng)做準(zhǔn)備， 6)發(fā)動(dòng)機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，重復(fù)步驟4)-5)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)箱式多次起動(dòng)系統(tǒng)及起動(dòng)方法，由起動(dòng)箱、氣瓶、電爆閥、起動(dòng)控制閥及管路組成，是一種用于泵壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的多次起動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以貯存并供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需要的推進(jìn)劑，并具備反復(fù)充填的功能，可以實(shí)現(xiàn)泵壓式液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的多次起動(dòng)。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，該系統(tǒng)用于泵壓式上面級(jí)液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)不少于20次起動(dòng)的能力。
【IPC分類】F02K9/95
【公開號(hào)】CN105422317
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510908697
【發(fā)明人】王鵬武, 單磊, 蒲光榮, 趙曉慧, 孫海雨, 黃曉磊
【申請(qǐng)人】西安航天動(dòng)力研究所
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年12月9日