CN109915264B - 一种用于过氧化氢和酒精燃烧反应的电点火器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于过氧化氢和酒精燃烧反应的新型点火器。包括整流板，电极，点火器本体。所述点火器本体为圆柱形，上有定位销和法兰盘；所述整流板为V字型，并和所述电极位于所述点火器固定于本体一端，径向排列。使用时将点火器安装于燃烧室内，当高速预混燃气通过整流板后速度降低，点火电极启动产生20kv、12Hz的脉冲电压点燃预混燃气。

Description

一种用于过氧化氢和酒精燃烧反应的电点火器
技术领域
本发明涉及航天发动机技术领域，尤其涉及一种采用浓度为70％过氧化氢和酒精为原料，用于微纳卫星的动力系统。
技术背景
随着高新技术的发展和需求的推动，微纳卫星以体积小、功耗低、开发周期短，可编队组网，以更低的成本完成很多复杂的空间任务的优势，在科研、国防和商用等领域发挥着重要作用。
微纳卫星技术研究及其组网应用技术是国际卫星技术研究的热点之一，属高新技术探索范畴。微纳卫星主要应用在通信、军事、地质勘探、环境与灾害监测、交通运输、气象服务、科学实验、深空探测等方面。经过短短二十多年的发展，微纳卫星已成为当今航天器研制的主要趋势之一，正对世界科技和经济产生巨大的影响，代表了当今空间技术发展的一种新趋势，受到了世界各国航天界的普遍重视。
作为卫星的“心脏”，用于姿态调整和轨道控制的发动机一直以来都是卫星的核心技术。目前国内外常用的卫星推进剂或多或少都会有一定毒性，这对卫星地面操作、空间加注等提出苛刻的要求，必须采用复杂的防护措施。因此，世界航天强国都在大力发展更为环保、无毒化的绿色推进剂技术。由于技术难度大，国际上仅极少数国家实现了空间在轨验证。
近年来随着人们环保意思的增强，无毒推进剂成为了各国研究是重点，由于过氧化氢和酒精经过一系列反应生成的产物只有水和二氧化碳，对环境没有任何污染。即使是在推进剂本身泄露的情况下也不会像肼类推进剂那样对操做人员和环境产生危害。同时过氧化氢和酒精相比于其他的无毒推进剂具有生产成本低的优势。
发明内容
根据上述研究背景，结合目前国际上大力发展绿色无毒推进剂的主流趋势。本研究小组提出一种采用浓度为70％的过氧化氢溶液和酒精(分析纯)为燃料的发动机。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于过氧化氢和酒精燃烧反应的新型电点火器，包括：整流板，电极，点火器本体。所述点火器本体为圆柱形，上有定位销和法兰盘。
所述整流板为V字型，并和所述电极位于所述点火器本体一端，径向排列。
所述整流板为V字型，角度为90度，高5mm，材料为陶瓷。
所述电极高度为3.5mm。材料为铜，表面镀金。
本发明具有以下优点：
1.由于采用的过氧化氢溶液浓度为70％，经催化分解后的温度不足以自发燃烧。同时，过氧化氢溶液分解膨胀成高速气流，常规的电点火器无法将燃气点燃。如图所示，本发明的整流板可以在电极的点火区域建立低速区，降低点火难度。
2.如图所示，由于整流板和电极间的尺寸关系。电极的顶端正好位于低速区的边缘，这种设计可以使点燃的燃气迅速扩散至整个燃烧室。
3.由于过氧化氢经过催化床的时候会有少量的过氧化氢未分解，表面镀金的电极可以避免电极被腐蚀，延长电极的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的三维结构简图。上方左侧为正视图，上方左侧为下部视图，下方为透视图；
图2是本发明具体实施方式的示意图。
图3是点火器工作时周围流场在两个不同截面的速度云图之一。
和图4是点火器工作时周围流场在两个不同截面的速度云图之二。
图中：1为定位销，2为电极，3为整流板，4为点火器，5为过氧化氢入口，6为酒精入口。
具体实施方式
如图所示，过氧化氢经过催化床分解产生水蒸汽和氧气，这种高温高压的混合气体离开催化床之后立即与酒精混合，之后后经喷头的雾化进入燃烧室。在燃烧室内，点火器安装于燃烧室室壁(整流板的尖端一定要位于流场的上游区域，这样才可以更好的减速)，高温高压高速的混合气经过整流板的作用后会在整流板的下游产生低速区，此时点火器的电极激发20kv的脉冲电压，将低速区的燃气点燃，由于电极位于低速区的边缘，点燃后的燃气可以迅速扩散至整个燃烧室。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于过氧化氢和酒精燃烧反应的电点火器，其特征在于：包括点火器本体，点火器本体为圆柱形块体，于点火器本体内沿其轴向方向设有相平行的条状第一电极和条状第二电极，第一电极和条状第二电极的上下二端均分别伸出点火器本体，它们的上下二端分别位于点火器本体上端面上方和下端面下方，
且于第一电极的下端向第二电极方向延伸有一条状突起，使第一电极形成L型电极；于点火器本体下端面上设有整流板，整流板和第二电极分别位于第一电极的相对二侧；
所述整流板为V字型，即所述整流板沿点火器本体径向截面为V字型，整流板和所述第一、第二电极均位于所述点火器本体下端面处，径向排列，V字型的V字开口端面向第一电极；所述整流板为二个平板固接而成的V字型板，二个平板间的夹角角度为90度，处于点火器本体下端面沿点火器本体轴向的高5mm，材料为绝缘的陶瓷，与所述点火器本体制造成一体结构；
所述第一、第二电极处于点火器本体下端面、沿点火器本体轴向的高出本体端面3.5mm，材料为铜，高出本体端面处的表面镀金，工作时产生20kv、12Hz的脉冲电压。
2.根据权利要求1所述的电点火器，其特征在于：于所述点火器本体外壁面上设有作为定位销的柱形凸起，于所述点火器本体外壁面上沿径向设有作为法兰盘的环形突起。
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