本發(fā)明涉及衛(wèi)星推進系統(tǒng)，主要針對其中的以無水肼和四氧化二氮為推進劑的雙模式推進系統(tǒng)。

背景技術：

大型高軌衛(wèi)星一般采用傳統(tǒng)的雙組元推進系統(tǒng)。該推進系統(tǒng)包括高壓氣體存儲模塊、減壓氣路模塊、貯箱、液路系統(tǒng)、推力器。該系統(tǒng)通過減壓氣路模塊將高壓氣體減壓后供給到貯箱，擠壓貯箱推進劑，通過液路系統(tǒng)將推進劑供給到推力器產(chǎn)生推力。衛(wèi)星入軌后，貯箱不再需要補氣，減壓氣路模塊通過電爆閥隔離，不再使用。由于該系統(tǒng)采用甲基肼和四氧化二氮作為推進劑，可實現(xiàn)氧燃推進劑等體積排放，因此系統(tǒng)減壓氣路模塊的氧燃路氣體流量相同，簡單的對稱設計即能保證減壓氣路模塊的氧燃路流阻平衡。

為了提高衛(wèi)星推進系統(tǒng)適應能力，在傳統(tǒng)雙組元推進系統(tǒng)的基礎上集成單組元推進和電弧推進，形成了雙模式推進系統(tǒng)。該推進系統(tǒng)以無水肼和四氧化二氮為推進劑，系統(tǒng)氧燃不再以等體積排放。推進劑的非等體積排放將導致氣路模塊氧燃路的氣體流量差異，因此傳統(tǒng)的簡單對稱氣路模塊不再適用。另外，該系統(tǒng)在軌期間需要通過對燃料貯箱的多次補氣避免燃料貯箱壓力過低，從而影響電弧推力器性能。因此，衛(wèi)星入軌后氣路模塊不能完全隔離，需要保證燃路氣路的長期在軌可用。

為了解決傳統(tǒng)衛(wèi)星減壓氣路模塊不能適應雙模式推進系統(tǒng)使用需求的問題，需要針對雙模式推進系統(tǒng)的特殊需求設計氣路模塊。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術問題是：提供了一種非對稱氣路模塊，能夠解決衛(wèi)星雙模式推進系統(tǒng)由于推進劑非等體積排放帶來的氣路流阻不平衡問題、燃路氣路在軌長期使用問題等，滿足衛(wèi)星雙模式推進系統(tǒng)的使用需求。

本發(fā)明的技術解決方案是：一種用于雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的非對稱氣路模塊，包括減壓器、氧路氣路模塊、第一氣體試驗接口、燃路氣路模塊；減壓器接收上游高壓氣體，并將高壓氣體減壓成下游所需壓力，減壓器出口同時與氧路氣路模塊、第一氣體試驗接口、燃路氣路模塊三部分入口相連；氧路氣路模塊出口向下游供給一路增壓氣體；燃路氣路模塊出口向下游供給一路增壓氣體；第一氣體試驗接口出口對外提供測試接口。

所述氧路氣路模塊包括第一低壓常開電爆閥、第一膜片式單向閥、第二膜片式單向閥、第二氣體試驗接口、第一高壓常閉電爆閥、第二高壓常閉電爆閥、氧箱加排閥；第一低壓常開電爆閥入口作為氧路氣路模塊入口，接收減壓器減壓后的氣體；第一低壓常開電爆閥、第一膜片式單向閥、第二膜片式單向閥、第一高壓常閉電爆閥通過管路依次串聯(lián)連接；在第二膜片式單向閥出口分出一支管路分支連接第二氣體試驗接口；在第一高壓常閉電爆閥出口、入口各分出一支管路分支，分別對應連接第二高壓常閉電爆閥出口、入口，使第二高壓常閉電爆閥與第一高壓常閉電爆閥形成并聯(lián)結構；在第二高壓常閉電爆閥與第一高壓常閉電爆閥形成的并聯(lián)結構出口管路分出兩路管路分支，一路與氧箱加排閥入口相連，另一路作為氧路氣路模塊的出口供給氣體進入氧貯箱進行補氣增壓。

所述的燃路氣路模塊包括第三膜片式單向閥、第三氣體試驗接口、第三高壓常閉電爆閥、燃氣路自鎖閥、第二低壓常開電爆閥、燃箱加排閥；第三膜片式單向閥入口作為燃路氣路模塊入口，接收減壓器減壓后的氣體；第三膜片式單向閥出口分出兩路管路，一路與第三氣體試驗接口入口相連，另一路與第三高壓常閉電爆閥相連；第三高壓常閉電爆閥出口、入口各分出一路管路分別對應連接燃氣路自鎖閥的出口、入口，使燃氣路自鎖閥與第三高壓常閉電爆閥形成并聯(lián)結構；在燃氣路自鎖閥與第三高壓常閉電爆閥形成的并聯(lián)結構出口管路分出兩路管路分支，一路與燃箱加排閥入口相連，另一路與第二低壓常開電爆閥入口相連；第二低壓常開電爆閥出口作為燃路氣路模塊的出口供給氣體進入燃貯箱進行補氣增壓。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明通過引入開啟壓差小的膜片式單向閥，解決了現(xiàn)有雙組元推進系統(tǒng)氣路模塊由于單向閥開啟壓差大帶來的氧燃貯箱補氣時刻可能相差過大的問題；

(2)本發(fā)明通過非對稱配置單向閥，解決了雙模式推進系統(tǒng)氧燃路氣路流量不一致導致的氧燃路氣路流阻差異過大的問題。現(xiàn)有對稱結構雙組元推進系統(tǒng)用于雙模式推進系統(tǒng)將導致氧燃路氣路流阻差異過大，進而導致氣路模塊供給到下游氧燃貯箱的氣體壓力差異偏大，影響系統(tǒng)正常工作；

(3)本發(fā)明通過燃路氣路模塊的自鎖閥和加排閥配置，解決了雙模式推進系統(tǒng)要求燃路氣路在軌長期使用的問題。自鎖閥用于隨時開啟關閉燃路氣路，與自鎖閥并聯(lián)的高壓常閉電爆閥用于作為自鎖閥打不開的備份，自鎖閥下游的低壓常開電爆閥用于自鎖閥在軌失效泄露時切斷氣路，確保下游貯箱安全。

(4)本發(fā)明通過將氧路氣路低壓常開電爆閥位置提前到單向閥上游，解決了雙模式推進系統(tǒng)入軌后有效隔離無用模塊，提高系統(tǒng)密封可靠性的問題。傳統(tǒng)衛(wèi)星雙組元推進系統(tǒng)入軌后氣路不再使用，氧路氣路模塊位于高壓常閉電爆閥下游，用于隔離上游氣路模塊。雙模式推進系統(tǒng)入軌后氧路氣路和氧路液路均不再使用，將氧路氣路低壓常開電爆閥位置提前到單向閥上游，能夠確保隔離整個氧路氣路和氧路液路。

(5)本發(fā)明提供了一種滿足雙模式推進系統(tǒng)工作需求的氣路模塊，解決了傳統(tǒng)氣路模塊無法適應雙模式推進系統(tǒng)工作特點的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種用于雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的非對稱氣路模塊結構圖；

圖2為本發(fā)明氧路氣路模塊結構圖；

圖3為本發(fā)明燃路氣路模塊結構圖。

具體實施方式

針對雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的特殊需求，本發(fā)明提出一種用于雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的非對稱氣路模塊，該模塊能夠適應雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)氧燃推進劑非等體積排放和氧燃路氣路工作壽命需求不一致兩大特點，通過引入開啟壓差小的膜片式單向閥、配置氧燃路非對稱氣路等設計解決了雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)由于氧燃推進劑非等體積排放帶來的系統(tǒng)氧燃路工作不平衡問題，并滿足了系統(tǒng)燃路氣路長期在軌使用的需求。

一種用于雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的非對稱氣路模塊包括減壓器、氧路氣路模塊、氣體試驗接口1、燃路氣路模塊。減壓器用于將高壓氣體減壓成下游所需壓力。氧路氣路模塊將減壓后的氣體供給到氧貯箱，同時防止氧貯箱推進劑蒸汽反向向上游滲透，并在氧路工作全部完成后切斷整個氧路。第一氣體試驗接口3用于系統(tǒng)測試時獲取減壓器出口壓力。燃路氣路模塊將減壓后的氣體供給到燃貯箱，防止燃貯箱推進劑蒸汽反向向上游滲透，保證燃路氣路隨時能夠向燃貯箱補氣的，同時保證燃路氣路發(fā)生泄漏故障時及時隔離，不對下游造成影響。

下面根據(jù)附圖對本發(fā)明系統(tǒng)進行詳細說明。

一種用于雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)的非對稱氣路模塊如圖1所示，包括：減壓器1、氧路氣路模塊2、第一氣體試驗接口3、燃路氣路模塊4。減壓器1接收上游高壓氣體，出口同時與氧路氣路模塊2、第一氣體試驗接口3、燃路氣路模塊4三部分入口相連。氧路氣路模塊2出口向下游供給一路增壓氣體。燃路氣路模塊4向下游供給一路增壓氣體。第一氣體試驗接口3出口對外提供測試接口。

(1)氧路氣路模塊

氧路氣路模塊2如圖2所示。第一低壓常開電爆閥5入口作為該模塊入口接收減壓器1減壓后的氣體。第一低壓常開電爆閥5、第一膜片式單向閥6、第二膜片式單向閥7、第一高壓常閉電爆閥9通過管路依次串聯(lián)連接。在第二膜片式單向閥7出口分出一支管路分支連接氣體試驗接口8。在第一高壓常閉電爆閥9出入口各分出一支管路分支分別連接第二高壓常閉電爆閥10出入口，使第二高壓常閉電爆閥10與第一高壓常閉電爆閥9形成并聯(lián)結構。在第二高壓常閉電爆閥10與第一高壓常閉電爆閥9形成的并聯(lián)結構出口管路分出兩路管路分支，一路與氧箱加排閥11入口相連，另一路作為氧路氣路模塊2的出口供給氣體進入氧貯箱進行補氣增壓。

氧路氣路模塊2接收減壓器1減壓后的氣體，并將氣體輸入到下游氧貯箱，對氧貯箱進行補氣增壓。第一低壓常開電爆閥5用于氧路氣路模塊及其下游的氧路部分不再使用時對氧路氣路模塊及其下游的氧路部分進行隔離，保證其不再影響推進系統(tǒng)其他部分。第一膜片式單向閥6和第二膜片式單向閥7用于防止下游貯箱內(nèi)推進劑蒸汽反向滲透到氣路上游。氣體試驗接口8用于對氣路系統(tǒng)進行檢測。第一高壓常閉電爆閥9和第二高壓常閉電爆閥10相互備份，共同用于氣路系統(tǒng)啟用前隔離上游氣體和下游貯箱，提高系統(tǒng)安全性。氧箱加排閥11作為下游氧貯箱的加氣放氣接口。

傳統(tǒng)的衛(wèi)星推進系統(tǒng)氣路模塊采用普通單向閥，其開啟壓差0.1MPa。偏大的開啟壓差使得系統(tǒng)工作時，只有下游貯箱推進劑消耗到一定程度，貯箱壓力下降較多時單向閥才能夠開啟，氣路模塊才能夠開始對貯箱進行補氣。傳統(tǒng)衛(wèi)星雙組元推進系統(tǒng)氧燃推進劑等體積消耗，貯箱壓力同時等速降低，因此氧燃貯箱可以在幾乎相同時刻達到補氣狀態(tài)開始補氣，整個過程氧燃貯箱壓力差異較小。對于雙模式推進系統(tǒng)，氧燃推進劑非等體積消耗，補氣前氧燃貯箱壓力下降速率不一致，兩貯箱達到單向閥開啟所要求的壓力的時間不一致。兩貯箱壓力降低到滿足單向閥開啟要求的時間差隨氣路單向閥開啟壓差的增大而增大。當氣路模塊所用單向閥開啟壓差偏大時，將造成氧燃貯箱一個已經(jīng)補氣增壓，另一個長時間未達到補氣增壓狀態(tài)，氧燃貯箱出現(xiàn)長時間較大壓力偏差。該狀態(tài)嚴重影響系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

本發(fā)明氧路氣路模塊2和燃路氣路模塊4采用膜片式單向閥，其開啟壓差僅為0.025MPa，遠小于傳統(tǒng)單向閥的0.1MPa，有效避免了雙模式推進系統(tǒng)氧燃貯箱因為補氣時刻相差過大造成的氧燃貯箱長時間較大壓力偏差。

雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)氧燃推進劑消耗體積比在0.7：1左右，因此，氧燃路氣路補氣流量大約為0.7：1。傳統(tǒng)衛(wèi)星雙組元推進系統(tǒng)氧燃氣路模塊對稱配置，0.7：1的氣體流量將導致氧路氣路流阻小，燃路氣路流阻大，最終導致氣路模塊供給到氧貯箱氣體壓力高，供給到燃貯箱氣體壓力低，造成系統(tǒng)工作不平衡。

本發(fā)明采用氧路氣路模塊和燃路氣路模塊非對稱配置。相同流量下，燃氣路自鎖閥流阻遠小于一個膜片式單向閥。本發(fā)明氧路氣路模塊配置兩個膜片式單向閥，燃路氣路模塊配置一個膜片式單向閥和一個燃氣路自鎖閥，能夠保證氧燃氣路模塊在氣體流量0.7：1狀態(tài)下，氧燃氣路流阻基本一致，滿足系統(tǒng)工作要求。

傳統(tǒng)衛(wèi)星雙組元推進系統(tǒng)氣路模塊將低壓常開電爆閥設置于氧燃氣路模塊出口，用于衛(wèi)星入軌后氣路系統(tǒng)不再使用時，隔離整個氣路模塊，確保推進系統(tǒng)剩余部分的密封可靠性。

雙模式衛(wèi)星推進系統(tǒng)在衛(wèi)星入軌后氧路氣路模塊和整個氧路液路部分不再使用，需要有效隔離這兩部分。本發(fā)明將第一低壓常開電爆閥5設置于氧路氣路入口，能夠保證衛(wèi)星入軌后最大程度地隔離氧路氣路模塊和氧路液路部分。

2燃路氣路模塊

燃路氣路模塊4如圖3所示。第三膜片式單向閥12入口作為該模塊入口接收減壓器1減壓后的氣體。第三膜片式單向閥12出口分出兩路管路，一路與第三氣體試驗接口13入口相連，另一路與第三高壓常閉電爆閥15相連。第三高壓常閉電爆閥15出入口各分出一路管路分別連接燃氣路自鎖閥14的出入口，使燃氣路自鎖閥14與第三高壓常閉電爆閥15形成并聯(lián)結構。在燃氣路自鎖閥14與第三高壓常閉電爆閥15形成的并聯(lián)結構出口管路分出兩路管路分支，一路與燃箱加排閥17入口相連，另一路與第二低壓常開電爆閥16入口相連。第二低壓常開電爆閥16出口作為燃路氣路模塊4的出口供給氣體進入燃貯箱進行補氣增壓。

燃路氣路模塊4接收減壓器1減壓后的氣體，并將氣體輸入到下游燃貯箱，對燃貯箱進行補氣增壓。第三膜片式單向閥12用于防止下游貯箱內(nèi)推進劑蒸汽反向滲透到氣路上游。第三氣體試驗接口13用于對氣路系統(tǒng)進行檢測。燃氣路自鎖閥14作為燃路氣路模塊在軌對燃貯箱進行補氣增壓的一道開關閥們。第三高壓常閉電爆閥15作為燃氣路自鎖閥14打不開故障的備份。第二低壓常開電爆閥16用于氣路出現(xiàn)故障時隔離氣路，避免影響推進系統(tǒng)下游正常工作。燃箱加排閥17作為下游燃貯箱的加氣放氣接口。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領域技術人員的公知技術。