CN109595100A - 一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构 - Google Patents

一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构，包括：电极、喷注器和燃烧室；所述电极与所述喷注器相连接，推进剂进入所述喷注器，导通所述电极的阴极和阳极从而点燃推进剂；所述燃烧室连通所述喷注器，所述燃烧室内设置有热床，点燃的推进剂在所述热床上继续燃烧。本发明克服了高性能推进剂电点火后燃烧自维持能力差的缺点，可以实现发动机稳态工作，可以用于大推力绿色单元发动机，适用于电功率有限的卫星、运载火箭等航天飞行器。

Description

一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构
技术领域
本发明涉及单元液体火箭发动机领域，具体地，涉及一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构。
背景技术
近年来，随着社会不断进步和航天技术不断发展，环境保护和人员健康维护的要求更为严格，发展新型无毒推进系统以代替高毒性的肼类单元推进系统已经成为一种趋势，世界各航天强国均在积极开展绿色单元发动机及其推进系统的研究。
新型绿色单元推进技术发展分两步走：第一代绿色单元推进系统主要发展中等比冲性能的新型单元推进系统，代替常规有毒的单元推进系统，实现姿控推进系统无毒化；第二代绿色单元推进系统主要发展高比冲绿色单元推进系统，大幅度提高单元推进系统性能，不仅替代常规有毒的单元推进系统，还可以替代短时间工作的双元推进系统和小推力固体推进系统，实现推进系统无毒化和发动机性能提高。
高性能单元发动机具有温度高、氧化性高的特点，推力越大温度越高，导致催化分解发动机在1N推力以下获得成功，5N推力以上研发困难很大，催化剂很快烧结失活，采用电点火发动机已成为大推力发动机的研究热点。
由于部分HAN基推进剂的燃速较低，发动机电点火后不能自维持燃烧，电点火发动机只能按照点火器脉冲频率进行脉冲工作，不能实现长稳态工作，因此，需要设计新型电点火发动机方案保证发动机稳态工作。
目前国内没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构。
根据本发明提供的一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构，包括：电极、喷注器和燃烧室；
所述电极与所述喷注器相连接，推进剂进入所述喷注器，导通所述电极的阴极和阳极从而点燃推进剂；
所述燃烧室连通所述喷注器，所述燃烧室内设置有热床，点燃的推进剂在所述热床上继续燃烧。
较佳的，所述电极呈三层同心圆结构，中层为绝缘层，内外两层中一层为阳极，另一层为阴极，且中层和内层向外延伸，内层向外延伸的长度大于中层；
所述电极插接在所述喷注器上，内层与所述喷注器之间具有间隙，推进剂通过所述喷注器进入所述间隙从而导通所述阴极和所述阳极。
较佳的，所述喷注器和所述燃烧室之间设置有隔热支架。
较佳的，还包括喷管，所述喷管为拉瓦尔喷管状，小口端连接所述燃烧室。
较佳的，还包括电磁阀，设置于所述喷注器上。
较佳的，还包括激励电源，连接所述电极。
较佳的，所述热床采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明克服了高性能推进剂电点火后燃烧自维持能力差的缺点，可以实现发动机稳态工作，可以用于大推力绿色单元发动机，适用于电功率有限的卫星、运载火箭等航天飞行器。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的工作原理图；
图2为本发明的剖面图；
图3为电极的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明提供的一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构，包括：电极1、喷注器2和燃烧室3。
电极1与喷注器2相连接，推进剂进入喷注器2，导通电极1的阴极和阳极从而点燃推进剂；燃烧室3连通喷注器2，燃烧室3内设置有热床4，点燃的推进剂在热床4上继续燃烧。
如图3所示，优选的，电极1呈三层同心圆结构，中层12为绝缘层，内外两层(11、13)中一层为阳极，另一层为阴极，且中层和内层13向外延伸，内层13向外延伸的长度大于中层12；
电极1插接在喷注器2上，内层与喷注器2之间具有间隙，推进剂通过喷注器2进入间隙从而导通阴极和阳极。
在本实施例中，喷注器2和燃烧室3之间设置有隔热支架5，从而大幅度降低高温的燃烧室3部分向喷注器的热返浸。
燃烧室3的出口还设置有喷管6，喷管6为拉瓦尔喷管状，小口端连接燃烧室3。
喷注器2上设置有电磁阀7，以便控制推进剂的进入。电极1连接激励电源8获取电能。
热床4采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱。
本发明的工作原理如下：
打开电磁阀，推进剂通过喷注器进入间隙，雾化的离子液体导通电极，放电放热导致推进剂受热分解燃烧并引燃了后续的推进剂，接着分解产物和燃料在热床上继续进行燃烧，放出大量热量使热床温度升高，保证了后续未反应的推进剂在热床上稳定燃烧，最后完全燃烧的产物通过喷管喷出产生推力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，包括：电极、喷注器和燃烧室；
所述电极与所述喷注器相连接，推进剂进入所述喷注器，导通所述电极的阴极和阳极从而点燃推进剂；
所述燃烧室连通所述喷注器，所述燃烧室内设置有热床，点燃的推进剂在所述热床上继续燃烧。
2.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，所述电极呈三层同心圆结构，中层为绝缘层，内外两层中一层为阳极，另一层为阴极，且中层和内层向外延伸，内层向外延伸的长度大于中层；
所述电极插接在所述喷注器上，内层与所述喷注器之间具有间隙，推进剂通过所述喷注器进入所述间隙从而导通所述阴极和所述阳极。
3.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，所述喷注器和所述燃烧室之间设置有隔热支架。
4.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，还包括喷管，所述喷管为拉瓦尔喷管状，小口端连接所述燃烧室。
5.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，还包括电磁阀，设置于所述喷注器上。
6.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，还包括激励电源，连接所述电极。
7.根据权利要求1所述的电点火绿色单元液体火箭发动机结构，其特征在于，所述热床采用颗粒状低比表面积催化剂，且表面涂铱。
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