CN114837853A - 固液混合发动机多次启动点火方法及装置 - Google Patents

Abstract

为克服现有的基于烟火药点火的固液混合发动机多次启动装置需要配备额外的控制系统控制氧化剂通断的缺点，本发明提出一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。本发明在氧化剂管路与发动机燃烧室之间接入活塞式阀门，按照设定时序分别利用不同的点火器产生的燃气推动活塞式阀门的活塞多次往复作动，控制活塞式阀门的多次启/闭，以对氧化剂多次供给/切断，实现发动机多次点火启动/关机。本发明无须设置额外的氧化剂阀门及相应的控制系统，便能可靠地实现多次启动，简化了系统结构。

Description

固液混合发动机多次启动点火方法及装置

技术领域

本发明属于火箭发动机技术领域，具体涉及一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。

背景技术

固液混合发动机一般指采用液体氧化剂与固体燃料作为推进剂的飞行器动力装置，具有结构简单、安全可靠性高、绿色环保、可实现多次启动和推力调节等优点，可应用于探空火箭、小型运载火箭、亚轨道飞行器及载人飞船等。

多次启动是固液混合发动机进行能量管理的重要内容，其实现形式为：当发动机需要关机时，关闭氧化剂阀门，发动机因固体燃料不能自持燃烧而关机，当需要再次开机时，一般要求在打开氧化剂阀门的同时提供点火源以实现发动机的再次启动。多次启动往往有着一定的次数要求，因此可靠的氧化剂通断阀门和多次点火装置是实现发动机多次启动的重要前提。对于多次点火装置而言，目前国内外常采用的多次点火方式主要有火炬点火、催化点火和烟火药点火等。

发明专利202110753466.9公开了一种固液混合发动机多次启动点火器及方法，其包括燃料进气连接管、氧化剂腔、连接环、氧化剂进气连接管、燃烧室、入口燃料腔、出口燃料腔和喷管。燃料从燃料进气连接管进入，通过燃料腔的切向旋流进气喷嘴流入燃料腔并产生旋流，再经过燃料腔锥形孔加速后流入氧化剂腔后端的等径通孔内。氧化剂从氧化剂进气连接管进入氧化剂腔外侧的环形槽内，然后通过切向旋流进气喷嘴流入氧化剂腔并产生旋流，经过中段锥形孔进行加速后流出氧化剂腔并与燃料气体预混合，预混的富氧燃气流入燃烧室内。燃烧室安装有耐高温火花塞，火花塞将导线输入的脉冲高压电释放，产生电火花点燃燃烧室内的富氧燃气，被点燃的富氧燃气经喷管排出后对发动机进行点火。该发明能够可靠地实现多次点火，点火器燃烧产物清洁且启动振动小，但该点火器所需配套设备较多：燃料及氧化剂需要额外的储箱存储、燃料和氧化剂管路需配单独的控制阀和单向阀、火花塞也需配点火电源，此外还需多路控制器进行控制。这导致了整个点火系统体积较大、结构冗杂的缺点。

发明专利201610080532.X公开了一种固液点火发动机多次催化启动主发动机方法及其点火控制装置，其包括催化点火发动机、主发动机、导焰管、安装套、过氧化氢供给主管路、催化点火发动机供给管路和主发动机供给管路。过氧化氢通过催化点火发动机供给管路流入催化点火发动机后，在催化床的作用下分解成水和氧气并释放出大量热量，其产生的高温富氧混合物与药柱反应生成高温高压燃气，高温高压燃气通过导焰管进入主发动机前燃室，对提前通入主发动机内的过氧化氢进行催化分解，催化分解所产生的高温燃气启动主发动机。该发明能够可靠地实现主发动机的多次启动，但存在点火延迟时间长、催化剂成本高及安全性较低等问题，且氧化剂供给管路复杂，需配有多路控制系统进行控制。

发明专利201910546785.5公开了一种固液混合发动机地面试车多次启动与推力调节装置及方法，其包括氧化剂供给系统、流量调节系统、固液混合发动机和单片机控制系统。该发明在发动机头部设有多个带爆破片的烟火式点火器用于实现多次点火，点火器结构简单且操作方便，但需要在发动机头部预留多个点火孔，对发动机的结构强度和密封性能提出了较高要求，且需要额外的控制系统控制氧化剂的通断。

发明内容

为克服现有的基于烟火药点火的固液混合发动机多次启动装置需要配备额外的控制系统控制氧化剂通断的缺点，本发明提出一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。

本发明解决的技术方案是：

固液混合发动机多次启动点火方法，其特殊之处在于：在氧化剂管路与发动机燃烧室之间接入活塞式阀门，按照设定时序分别利用不同的点火器产生的燃气推动活塞式阀门的活塞多次往复作动，控制活塞式阀门的多次启/闭，以对氧化剂多次供给/切断，实现发动机多次点火启动/关机。

本发明还提供了一种固液混合发动机多次启动点火装置，其特殊之处在于：包括活塞式阀门、两个点火器单元和控制模块；

所述活塞式阀门在开启时用于将氧化剂供给管路与发动机燃烧室连通，并将所述两个点火器单元之一产生的燃气送入发动机燃烧室，在关闭时用于将氧化剂供给管路与发动机燃烧室阻隔；

所述两个点火器单元均包括多个点火器，所述点火器用于控制所述活塞式阀门的启/闭；

所述控制模块用于按照预设时序触发两个点火器单元中的相应点火器，以控制活塞式阀门的多次启/闭，实现发动机多次点火启动/关机。

进一步地，活塞式阀门包括阀门腔体、设置在阀门腔体内的活塞、上下设置在阀门腔体上且与之连通的两个密封接头；位于上侧的密封接头用于与氧化剂供给管路相连接，位于下侧的密封接头用于与发动机燃烧室前端盖处管路相连接；所述活塞在所述点火器被触发时产生的燃气作用下可在所述阀门腔体中轴向往复作动，以打开/关闭两个密封接头之间的通路，实现氧化剂的供给和切断。

进一步地，所述密封接头为锥面密封接头。

进一步地，所述阀门腔体上位于所述活塞两侧的燃气腔与位于下侧的密封接头之间均设置有用于防止燃气沉积的泄压管。

进一步地，所述活塞由依次连接的活塞左顶盖、橡胶活塞和活塞右顶盖构成；活塞左顶盖和活塞右顶盖均由金属制成。

进一步地，所述活塞左顶盖与阀门腔体之间、活塞右顶盖与阀门腔体之间采用氟橡胶O型圈进行动密封。

进一步地，所述点火器包括轴向对接的点火器壳体和点火器端盖，二者间采用石墨垫片进行密封；点火器端盖上还安装有电点火头；

点火器壳体的另一端用于直接/间接与所述活塞式阀门连接，且该端面上开设有用于燃气流通的孔；点火器壳体内自其端部向点火器端盖方向依次安装有压盖、挡药板、卡簧和固体药柱；

所述压盖用于将未使用的点火器与活塞式阀门进行隔离，使得发动机可以多次点火启动；

所述挡药板用于压紧固定所述压盖，同时避免固体药柱的燃烧产物进入点火器前端阻挡燃气流通。

进一步地，所述控制模块为单片机控制模块；

所述两个点火器单元中所有点火器的电点火头的正极接线端子分别与单片机控制模块中的对应引脚相连，负极接线端子通过导线串联。

进一步地，所述单片机控制模块通过单片机固定支架安装在所述活塞式阀门外。

本发明的有益效果：

1、本发明以活塞式阀门为主体并在其两侧各布置一个点火器单元，每个点火器单元由多个烟火式点火器构成，每个烟火式点火器不仅具备发动机点火功能，还兼备氧化剂供给控制功能，无须设置额外的氧化剂阀门及相应的控制系统，便能可靠地实现多次启动，简化了系统结构。

2、本发明在活塞式阀门上设有两个密封接头，分别用于连接氧化剂管路和发动机燃烧室，使得本发明可方便地安装于氧化剂供给管路中，无需在发动机燃烧室上预留点火孔，保证了发动机结构强度。

3、本发明中活塞式阀门上设置的密封接头采用锥面密封接头，构成球头-锥面的导管连接形式，其原理是在施加拧紧力矩后，球头和锥面发生塑性变形，使得球头和锥面之间形成环状密封面，较其他形式的密封接头具有密封性好，拆卸方便的优势。

4、本发明的固液混合发动机多次启动点火装置，当发动机需要启动时，触发活塞式阀门一侧的点火器单元中其中一个点火器，其所产生的高温高压燃气推动活塞作动，当活塞与锥面密封接头发生错位时，氧化剂开始流通，此时高温高压燃气也通过与燃烧室相连的密封接头流入发动机燃烧室进行点火。点火器产生的燃气不仅是驱动活塞作动的动力源，同时还是发动机点火能量的来源，能做到在开阀的同时进行点火，点火延迟小。

5、本发明中点火器产生的燃气是驱动活塞式阀门的动力源以及对发动机进行点火的点火能量，而燃气由电点火头引燃点火器中的固体药柱后，药柱燃烧产生，由于电点火头和固体药柱均为成品，具有结构简单，工作可靠的优点，因此本发明能够可靠点火。

6、本发明的固液混合发动机多次启动点火装置，当发动机需要关机时，触发活塞式阀门另一侧的点火器单元中其中一个点火器产生燃气，利用高温高压燃气推动活塞抵达两密封接头处阻断氧化剂流通，从而做到有效、迅速地关停发动机。

7、本发明中活塞式阀门两侧燃气腔均设有泄压管，用于将燃气导入发动机燃烧室，有效避免了高温高压燃气的沉积，提高了点火装置的安全性，有利于活塞的顺利作动，且由于泄压管通径较小，并不会在活塞作动过程中大幅降低燃气压强，从而保障了燃气对活塞的驱动作用力。

8、本发明所设计的固液混合发动机多次启动点火装置，采用橡胶活塞用于氧化剂通路的密封，在其两端设有金属顶盖，用于紧固安装橡胶活塞并有效避免橡胶活塞与燃气的直接接触。在两个金属顶盖处采用耐高温、动摩擦阻力小的氟橡胶O型圈进行动密封，以及在阀体与端盖连接处采用石墨垫片进行密封，均有效防止了高温高压燃气的泄露，提高了点火装置的可靠性。

9、本发明中的点火器利用聚四氟乙烯压盖作为隔膜，将点火器内固体药柱与活塞式阀门腔体内燃气隔开，避免了未工作的点火器因外界高温高压环境而失效的问题，

10、本发明中的点火器结构简单、成本低，可通过布置点火器阵列，实现发动机的多次启动。

11、本发明的固液混合发动机多次启动点火装置，在活塞式阀门两侧各布置N个点火器，采用单片机及驱动模块输出12V电压信号触发活塞式阀门两侧的点火器可实现共计2N次的发动机开关机，单片机具有体积小、工作可靠的优点，且可通过编程精准控制氧化剂供给时间及发动机多次启动时序。

附图说明

图1是本发明固液混合发动机多次启动点火装置实施例的轴测图；

图2是图1所示点火装置主视图的剖视图；

图3是图1所示点火装置俯视图的剖视图；

图4是图2中A处的局部放大图；

图5是图3中B处的局部放大图；

图6是点火器的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的1-1向剖视图；

图7是图5中C处的局部放大图；

图8是图5中D处的局部放大图；

图9是点火器壳体的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图10是固体药柱的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图11是挡药板的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图12是点火器端盖的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图13是端盖的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的B-B向剖视图；

图14是活塞式阀门的结构示意图，其中(a)为右视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图15是橡胶活塞的结构示意图，其中(a)为左视图，(b)为(a)图中的A-A向剖视图；

图16是活塞左顶盖的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为(a)图中的B-B向剖视图，(c)为侧视图；

图17是活塞右顶盖的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图；

图18是单片机固定支架的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为侧视图。

图中，1-导线、2-点火器，21-点火器壳体、22-卡簧、23-固体药柱、24-点火器端盖、25-电点火头、26-挡药板、27-聚四氟乙烯压盖、3-端盖、31-圆柱凸台、32-第一T形通孔、4-单片机固定支架，41-固定套圈、42-套圈压螺、43-固定底座、44-橡胶保护套、5-氟橡胶O型圈、6-活塞式阀门，61-锥面密封接头、62-泄压管、63-阀门腔体、631-第二T形通孔、632-环形凹槽、64-泄压孔、7-活塞右顶盖、71-圆形底盘、72-中心轴、8-橡胶活塞、81-中心通孔、9-活塞左顶盖、91-盲孔、92-第三T形螺纹孔、10-单片机控制模块、11-石墨垫片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1-5所示，本实施例所提供的固液混合发动机多次启动点火装置，包括依次连接的第一点火器单元、端盖3、活塞式阀门6和第二点火器单元，以及单片机控制模块10。

第一点火器单元和第二点火器单元结构相同，均由六个沿圆周均布设置的点火器2构成。

如图6-8所示，点火器2包括轴向对接(螺纹连接)的点火器壳体21和点火器端盖24，二者间采用石墨垫片11进行密封。在点火器壳体21内自其端部向点火器端盖24方向依次安装有聚四氟乙烯压盖27、挡药板26、卡簧22和固体药柱23，聚四氟乙烯压盖27和挡药板26由点火器壳体21内壁的阶梯通孔进行轴向限位，卡簧22设置在点火器壳体21内壁的环形凹槽内。点火器端盖24上还安装有电点火头25。

如图9所示，点火器壳体21为中空柱状结构，其另一端(即不与点火器端盖24连接的端部)的外侧壁设有用于与活塞式阀门6或者端盖3螺纹配合连接的外螺纹，且该端部的端面上开设有三个用于燃气流通的矩形孔。

聚四氟乙烯压盖27为穹顶状，用于将未使用的点火器2与活塞式阀门6进行隔离，使得发动机可以多次点火启动；在其他实施例中，聚四氟乙烯压盖也可采用其他耐高温的材料制成，例如铝箔、不锈钢片等，但由于较薄强度不够，需另外设计支撑件对其进行支撑。如图11所示，挡药板26为圆盘状且端面上从中心向四周分布设有多个透气孔，挡药板26用于压紧固定聚四氟乙烯压盖27，同时起到避免固体药柱23的燃烧产物进入点火器前端阻挡燃气流通的作用；卡簧22用于限制挡药板26和固体药柱23的轴向位移；如图10所示，固体药柱23为管状，位于卡簧22与点火器端盖24之间。

如图12所示，点火器端盖24上轴向开设有T形通孔，该T形通孔用于与电点火头25的T形聚四氟块配合安装。电点火头25一端为点火药头，另一端为接线端，中间段设有T形聚四氟块，起到绝缘、绝热及与点火器端盖24密封安装的作用。

点火器壳体21、点火器端盖24的外侧壁上还加工有便于安装的四个扳手面。

如图13所示，端盖3为圆盖状，圆周外壁设有四个扳手面，内壁设有用于与活塞式阀门6连接的内螺纹；端盖3内底面设有圆柱凸台31，该圆柱凸台31用于与活塞式阀门6中阀门腔体63开口端内壁的环形凹槽632相配合并通过石墨垫片进行密封，以构建密闭活塞腔室；端盖3的端面上均布设有六个第一T形通孔32且其中内径较小的通孔内壁加工有螺纹，用于实现端盖3与点火器2之间的固定连接，同样的，端盖3与点火器2之间采用石墨垫片进行密封。

如图14所示，活塞式阀门6包括阀门腔体63，设置在阀门腔体63内的活塞左顶盖9、橡胶活塞8和活塞右顶盖7，上下设置在阀门腔体63上且均与阀门腔体63连通的两个锥面密封接头61，以及用于对燃气腔进行释压的泄压管62。

阀门腔体63为一端开口、另一端封闭的中空圆柱状结构；阀门腔体63封闭端端面上均布开设有六个第二T形通孔631且其中内径较小的通孔内壁加工有螺纹，用于实现阀门腔体63与点火器2之间的固定连接，同样的，阀门腔体63与点火器2之间采用石墨垫片进行密封；阀门腔体63的开口端外壁面设有外螺纹，用于与端盖3内壁的内螺纹配合实现固定连接；阀门腔体63的开口端内壁设计有环形凹槽632，其截面尺寸与端盖3内底面的圆柱凸台截面尺寸保持一致；阀门腔体63与端盖3之间采用石墨垫片进行密封，以构成密闭活塞腔室。

如图15所示，橡胶活塞8为圆柱状，其上沿轴向开有中心通孔81，中心通孔81两端处设有倒角以便于装配。

如图16所示，活塞左顶盖9为圆盘状；其一端面中心沿轴向开有盲孔91，该盲孔91的截面形状、尺寸与活塞右顶盖7中心轴的截面形状、尺寸一致；其另一端面开有四个第三T形螺纹孔92；其周向设有环形密封槽，用于安装放置密封圈。活塞左顶盖9为金属材质。

如图17所示，活塞右顶盖7包括固连于一体的圆形底盘71和中心轴72；中心轴72的直径与橡胶活塞8中心通孔81的孔径尺寸一致；中心轴72的端面上开设有四个螺纹孔，这四个螺纹孔的位置与活塞左顶盖9端面所设T形螺纹孔的位置对应；圆形底盘的周向设有环形密封槽，用于安装放置密封圈。活塞右顶盖7为金属材质。

如图2、3所示，活塞右顶盖7的中心轴穿过橡胶活塞8的中心通孔81后，插入活塞左顶盖9端部的盲孔91中，并通过向活塞左顶盖9端面所设的第三T形螺纹孔92内拧入螺钉，将活塞右顶盖7与活塞左顶盖9固定连接，从而将活塞左顶盖7、橡胶活塞8、活塞左顶盖9三者固定连接，并且通过活塞右顶盖7和活塞左顶盖9对橡胶活塞8压紧固定，将其与高温燃气隔绝并在阀门腔体63内构成两个燃气腔室用于推动橡胶活塞8轴向往复作动。活塞右顶盖7、橡胶活塞8、活塞左顶盖9三者固定连接后，整体作为活塞在阀门腔体63中轴向作动。为了实现对阀门腔体63内气体的密封，在活塞左顶盖9与阀门腔体63之间、活塞右顶盖7与阀门腔体63之间均设置有氟橡胶O型圈5。氟橡胶O型圈5具有耐高温的特性，十分适用于阀门腔体63内高温高压燃气的密封。

为了避免应力集中同时便于装配，在活塞右顶盖7及活塞左顶盖9外端面边缘处均设计有倒角。活塞右顶盖7及活塞左顶盖9的作用为对橡胶活塞8压紧固定，将其与高温燃气隔绝并在活塞式阀门腔体63内构成两个燃气腔室用于推动橡胶活塞8轴向往复作动。

在阀门腔体63底部与锥面密封接头61焊接处的两侧、以及位于下侧的锥面密封接头61的两侧均开有泄压孔64。泄压管62有两根，其中一根泄压管62设置在阀门腔体63上的一个泄压孔与位于下侧的锥面密封接头61上的一个泄压孔之间，另一根泄压管设置在阀门腔体63上的另一个泄压孔与位于下侧的锥面密封接头61上的另一个泄压孔之间。在点火器2工作后，通过泄压管62可将流入阀门腔体63并沉积的高压燃气导入位于下侧的锥面密封接头61后对燃气腔进行释压，以便于下一次启动时活塞的作动。为了避免在活塞作动过程中大幅降低燃气压强，保障燃气对活塞的驱动作用力，泄压管的通径不宜太大，优选2-3mm。

两个锥面密封接头61用于将活塞式阀门6接入发动机氧化剂管路中控制氧化剂供给，其中，位于上侧的锥面密封接头61用于与氧化剂供给管路相连，位于下侧的锥面密封接头61用于与发动机前端盖处管路相连。

单片机控制模块10通过单片机固定支架4固定在活塞式阀门6上。

如图18所示，单片机固定支架4包括固定套圈41、套圈压螺42和固定底座43；固定套圈41为由两个半环构成的环形带，可套装在活塞式阀门6的外壁上，两个半环的一端通过套圈压螺42相连接，两个半环的另一端通过固定底座43相连接；固定底座43上粘有橡胶保护套44，用于安置单片机控制模块10，并起到保护及隔热作用；橡胶保护套44的两侧壁均开有导线孔用于布线。

导线1用于将第一点火器单元和第二点火器单元中的所有点火器2中的电点火头25的正负接线端分别与单片机控制模块10的对应端口相连，以传输点火电信号。具体连接方式是：对于电点火头25的负极接线端子，导线1是串联的即“共负”；对于电点火头25的正极接线端子，导线1分别连接到单片机控制模块10中的对应引脚。

本实施例的原理和工作过程是：

本实施例通过两个锥面密封接头61接入发动机氧化剂管路中。

由活塞右顶盖7、橡胶活塞8及活塞左顶盖9三者固定连接构成的活塞在活塞式阀门6中起到阀芯作用，在高温高压燃气的作用下轴向往复作动，活塞式阀门6的开启过程中，氧化剂以及某一侧点火器单元产生的燃气通过下方锥面密封接头以及该侧泄压管流入燃烧室；当活塞式阀门关闭时，另一侧点火器单元产生的燃气在推动活塞复位的过程中也从该侧泄压管流入燃烧室，但此时氧化剂被切断不会流入燃烧室。

由于发动机的点火启动需要氧化剂+燃气(燃气作为点火源)，因此当氧化剂流通时，发动机点火启动；当氧化剂被切断后，流入燃烧室的燃气并不会二次引燃固体燃料，发动机关机。具体过程如下：

点火信号由单片机控制模块10给出并通过导线1传递给第二点火器单元中的某一个点火器2中，点火器2中的电点火头25接受到电信号后引燃固体药柱23产生高温高压燃气，燃气烧毁聚四氟乙烯压盖27后流入活塞式阀门6中靠近锥面密封接头61一侧的腔室中推动活塞向左运动，当活塞与活塞式阀门6上下两侧的锥面密封接头61发生错位时，氧化剂开始流通，与此同时，高温高压燃气也通过与发动机燃烧室相连的接头流入燃烧室为推进剂提供热源进行点火。

当发动机需要关机时，点火信号再次由单片机控制模块10给出并通过导线1传递给第一点火器单元中的某一个点火器2中，点火器2中的电点火头25接受到电信号后引燃固体药柱23产生高温高压燃气，燃气烧毁聚四氟乙烯压盖27后流入活塞式阀门6中端盖3一侧的腔室中，推动活塞向右作动，当活塞位于活塞式阀门6上下两侧锥面密封接头61之间时，阻断氧化剂流通，发动机因氧化剂被切断而关机，腔室中的高温高压燃气通过端盖3一侧泄压管62流入发动机燃烧室后经喷管排出，而靠近活塞式阀门6中靠近锥面密封接头61一侧腔室中沉积的氧化剂也从其下侧泄压管62排出。

重复上述过程，即可实现发动机的多次开关机。

由于本发明所设计的固液混合发动机多次启动点火装置兼具了氧化剂通断控制功能且点火功能与氧化剂通断控制功能共用同一控制系统即单片机控制模块10，解决了传统多次启动点火装置结构复杂、所需配套设备多、体积庞大等问题，此外本发明还具有点火延迟低、安全可靠、可重复使用等优点。

本实施例的制作、装配及多次启动过程：

制备内、外径分别为5、8mm且长度为10mm的管形固体药柱23若干个。

将电点火头25两接线端子插入T形聚四氟块的两通孔内，使用砂纸对T形聚四氟块进行打磨，再用丙酮进行擦拭，后在T形聚四氟块周向抹上耐1280℃高温密封胶将其安装于点火器端盖24内。为保证点火器端盖24处的密封，对T形聚四氟块与点火器端盖24的端面接缝处同样涂抹适量高温密封胶。为了避免活塞式阀门6的阀门腔体63内高温燃气引燃未使用的点火器2，需在点火器2头部安装聚四氟乙烯压盖27，其一定程度上还起到活塞式阀门6与点火器2间的密封作用。依次安装挡药板26、卡簧22和固体药柱23，卡簧起到限位作用，且当药柱燃尽后能够固定前端挡药板26及聚四氟乙烯压盖27。裁剪合适尺寸的石墨垫片，将点火器端盖24与点火器壳体21紧密安装，此时点火器2制作安装完毕。

将活塞右顶盖7、橡胶活塞8、活塞左顶盖9三者使用螺钉连接，并在活塞右顶盖7及左顶盖9的密封槽内放置32.5×3.55mm规格的氟橡胶O型圈5，将三者置入阀门腔体63后安装端盖3且同样采用石墨垫片密封。将单片机固定支架4套在活塞式阀门6的阀门腔体63外并通过内六角锁紧螺栓和螺母进行压紧安装。分别将12个组装好的点火器2分别安装在端盖3及活塞式阀门6端面的T形螺纹孔处并采用石墨垫片11密封，在安装前需使用万用表测量12个电点火头的阻值以确保其正常工作。将单片机模块10安装于单片机固定支架4的橡胶套中，单片机模块10中的点火程序已提前通过51单片机开发板写入，发动机分别进行6次开关机，氧化剂流通时间依次为5s-8s-11s-14s-17s-20s，关机与启动间隔为20s。导线1穿过单片机固定支架4橡胶保护套44的通孔连接点火器2的接线端子与单片机模块10的引脚。

安装固定固液混合发动机燃烧室和氧化剂储箱，将氧化剂供给管路与活塞式阀门6上侧的锥面密封接头61相连，将发动机前端盖处管路与活塞式阀门6下侧的锥面密封接头61相连。

准备开始固液混合发动机多次启动地面试车试验，无关人员撤离试验场地，警戒员开始在场地外警戒，发动机安装员打开氧化剂储箱手阀后撤离试验现场，将单片机模块10的电源线与电源连接，单片机模块10启动后开始执行点火程序。

点火器2未被触发前，橡胶活塞8初始位置处于活塞式阀门6内氧化剂通路处，此时氧化剂供给被切断，当单片机模块10给出12V电信号时，第二点火器单元中的一个点火器2即活塞式阀门6靠近锥面密封接头61的侧壁上其中一个点火器2被触发，产生高温高压燃气进入活塞式阀门6靠近锥面密封接头61一侧的腔室内，推动橡胶活塞8沿轴向作动与氧化剂通路发生错位，此时氧化剂流通，高温高压燃气同时进入燃烧室内提供点火热源，发动机点火启动。

氧化剂供给5s后，单片机模块10给出12V电信号，第一点火器单元中的一个点火器2即端盖3侧壁上其中一个点火器2被触发，产生高温高压燃气推动橡胶活塞8复位，此时氧化剂供给被切断，发动机熄火停机。

20s后，发动机再次启动，氧化剂供给8s后发动机再次关机。

重复上述步骤，即可实现固液混合发动机的6次启动与关机。

Claims (10)

1.固液混合发动机多次启动点火方法，其特征在于：在氧化剂管路与发动机燃烧室之间接入活塞式阀门，按照设定时序分别利用不同的点火器产生的燃气推动活塞式阀门的活塞多次往复作动，控制活塞式阀门的多次启/闭，以对氧化剂多次供给/切断，实现发动机多次点火启动/关机。

2.固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：包括活塞式阀门、两个点火器单元和控制模块；

所述活塞式阀门在开启时用于将氧化剂供给管路与发动机燃烧室连通，并将所述两个点火器单元之一产生的燃气送入发动机燃烧室，在关闭时用于将氧化剂供给管路与发动机燃烧室阻隔；

所述两个点火器单元均包括多个点火器，所述点火器用于控制所述活塞式阀门的启/闭；

所述控制模块用于按照预设时序触发两个点火器单元中的相应点火器，以控制活塞式阀门的多次启/闭，实现发动机多次点火启动/关机。

3.根据权利要求2所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：活塞式阀门包括阀门腔体、设置在阀门腔体内的活塞、上下设置在阀门腔体上且与之连通的两个密封接头；位于上侧的密封接头用于与氧化剂供给管路相连接，位于下侧的密封接头用于与发动机燃烧室前端盖处管路相连接；所述活塞在所述点火器被触发时产生的燃气作用下可在所述阀门腔体中轴向往复作动，以打开/关闭两个密封接头之间的通路，实现氧化剂的供给和切断。

4.根据权利要求3所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述密封接头为锥面密封接头。

5.根据权利要求2-4任一所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述阀门腔体上位于所述活塞两侧的燃气腔与位于下侧的密封接头之间均设置有用于防止燃气沉积的泄压管。

6.根据权利要求5所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述活塞由依次连接的活塞左顶盖、橡胶活塞和活塞右顶盖构成；活塞左顶盖和活塞右顶盖均由金属制成。

7.根据权利要求6所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述活塞左顶盖与阀门腔体之间、活塞右顶盖与阀门腔体之间采用氟橡胶O型圈进行动密封。

8.根据权利要求7所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述点火器包括轴向对接的点火器壳体和点火器端盖，二者间采用石墨垫片进行密封；点火器端盖上还安装有电点火头；

点火器壳体的另一端用于直接/间接与所述活塞式阀门连接，且该端面上开设有用于燃气流通的孔；点火器壳体内自其端部向点火器端盖方向依次安装有压盖、挡药板、卡簧和固体药柱；

所述压盖用于将未使用的点火器与活塞式阀门进行隔离，使得发动机可以多次点火启动；

所述挡药板用于压紧固定所述压盖，同时避免固体药柱的燃烧产物进入点火器前端阻挡燃气流通。

9.根据权利要求8所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述控制模块为单片机控制模块；

所述两个点火器单元中所有点火器的电点火头的正极接线端子分别与单片机控制模块中的对应引脚相连，负极接线端子通过导线串联。

10.根据权利要求9所述的固液混合发动机多次启动点火装置，其特征在于：所述单片机控制模块通过单片机固定支架安装在所述活塞式阀门外。

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