CN115258200A - 一种双模式变推力的推进系统及推进方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于航天动力设备技术领域，提供了一种双模式变推力的推进系统及推进方法，推进系统包括：固体推进剂药柱阵列连通设置在燃气容腔上端；燃气容腔通过第一气路管路连通贮箱，贮箱连通发动机；燃气容腔通过第二气路管路连通发动机电磁阀；控制测量系统分别电连接固体推进剂药柱阵列、发动机以及发动机电磁阀；通过控制测量系统点燃固体推进剂药柱阵列中的固体推进剂并释放气体到燃气容腔，将燃气容腔中一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应发动机，将另一部分气体经过第二气路管路供应发动机电磁阀。本申请能够减少承压容器的重量，以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机的数量，从而减少推进系统的重量。

Description

一种双模式变推力的推进系统及推进方法

技术领域

本发明属于航天动力设备技术领域，尤其涉及一种双模式变推力的推进系统及推进方法。

背景技术

对于挤压式推进系统需要有挤压气体，常规的挤压气体都是高压气体贮存在高压容器里面，这种方式不仅高压气体存在危险性，而且会导致高压容器重量更重的问题。然而发动机在不同环境，不同需求的情况下因工作推力不一样，需要由不同推力的发动机进行工作。针对这种情况，当发动机数量变多，系统重量也会增大。

发明内容

本发明实施例提供一种双模式变推力的推进系统，旨在解决高压气体贮存在高压容器中存在重量大，以及因工作推力不一样，发动机数量变多，系统重量也会增大的问题。

本发明实施例是这样实现的，通过提供一种双模式变推力的推进系统，包括：控制测量系统、固体推进剂药柱阵列、燃气容腔、第一气路管路、第二气路管路、贮箱、液路管路、发动机，以及对应所述发动机的发动机电磁阀；

所述固体推进剂药柱阵列连通设置在所述燃气容腔上端；

所述燃气容腔通过所述第一气路管路连通所述贮箱，所述贮箱连通所述发动机；

所述燃气容腔通过所述第二气路管路连通所述发动机电磁阀；

所述控制测量系统分别电连接所述固体推进剂药柱阵列、所述发动机以及所述发动机电磁阀；

通过所述控制测量系统点燃所述固体推进剂药柱阵列中的固体推进剂并释放气体到所述燃气容腔，将所述燃气容腔中一部分气体作为挤压气体通过所述第一气路管路挤压所述贮箱中的液体推进剂供应所述发动机，将另一部分气体经过所述第二气路管路供应所述发动机电磁阀。

更进一步地，所述贮箱包括贮箱气腔和贮箱液腔，所述燃气容腔中的气体经过所述第一气路管路进入所述贮箱气腔，通过所述贮箱气腔挤压所述贮箱液腔中的液体推进剂。

更进一步地，所述第一气路管连通所述燃气容腔和所述贮箱气腔，在所述第一气路管路上设置有一气路过滤器，以及在所述第一气路管路与所述控制测量系统之间电连接有一气路压力传感器。

更进一步地，所述液路管路连通所述贮箱液腔和所述发动机，在所述液路管路上设置有一液路过滤器，以及在所述液路管路与所述控制测量系统之间电连接有一液路压力传感器。

更进一步地，在所述第一气路管路与所述贮箱气腔之间设置有一泄压阀门和一安全阀，且所述控制测量系统电连接所述泄压阀门。

更进一步地，所述固体推进剂药柱阵列包括多个推进剂药柱，各所述推进剂药柱中存储有不同燃速的固体推进剂。

更进一步地，所述发动机包括至少一个轨控发动机和/或姿控发动机，对应每个所述轨控发动机和/或所述姿控发动机设置有一所述发动机电磁阀。

更进一步地，所述发动机电磁阀包括：电磁铁、第一阀芯、第一弹簧、气路入口、第一气腔、气路通道、第二气腔、第二阀芯、第二弹簧、液路入口以及液路出口；

所述电磁铁、第一阀芯和第一弹簧联动，控制所述燃气容腔中的部分气体依次经过连通的所述气路入口、第一气腔、气路通道以及第二气腔，推动所述第二阀芯向所述第二弹簧侧移动，控制所述发动机电磁阀的阀门液路导通，所述贮箱液腔中的液体推进剂经由所述液路入口和所述液路出口输送至所述轨控发动机和/或所述姿控发动机。

本发明实施例还提供一种双模式变推力的推进方法，采用实施例中任一所述的一种双模式变推力的推进系统，包括以下步骤：

获取发动机的推力需求，根据所述发动机的推力需求计算固体推进剂药柱阵列中固体推进剂的燃气供应速度；

基于所述燃气供应速度点燃所述固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，以释放气体至燃气容腔；

控制所述燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应所述发动机；

控制所述燃气容腔中的另一部分气体经过所述第二气路管路供应所述发动机电磁阀。

更进一步地，在所述控制所述燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应所述发动机的步骤之后，还包括：

检测所述燃气容腔中气体的压力值，判断是否需要增加固体推进剂助燃；

若所述燃气容腔中气体的压力值低于压力阈值，则根据所述压力值与所述压力阈值的差值控制所述固体推进剂药柱阵列点燃新的固体推进剂，对所述燃气容腔增压；

若所述燃气容腔中气体的压力值高于压力阈值，则根据所述压力值与所述压力阈值的差值控制泄压阀门进行泄压。

本发明所达到的有益效果，由于提供一种双模式变推力的推进系统，在固体推进剂药柱阵列中，存储有不同燃速的固体推进剂，控制测量系统根据发动机所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机所需推力、发动机数量可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。所以，本申请通过固体推进剂燃烧产生的燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量；以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机的数量，从而减少推进系统的重量。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种双模式变推力的推进系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的固体推进剂药柱阵列的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的发动机电磁阀的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种双模式变推力的推进方法的流程图；

图5是本发明另一实施例提供的一种双模式变推力的推挤方法的流程图；

其中，1、控制测量系统，2、固体推进剂药柱阵列，21、推进剂药柱，3、燃气容腔，4、第一气路管路，5、第二气路管路，6、贮箱，61、贮箱气腔，62、贮箱液腔，7、液路管路，8、发动机，81、姿控发动机，82、轨控发动机，9、发动机电磁阀，901、电磁铁、902、第一阀芯，903、第一弹簧，904、气路入口，905、第一气腔，906、气路通道，907、第二气腔，908、第二阀芯，909、第二弹簧，910、液路入口，911、液路出口，912、第一排气口，913、第二排气口，914、第一密封圈，915、第二密封圈，916、限位挡块，10、气路过滤器、11、气路压力传感器，12、液路过滤器，13、液路压力传感器，14、泄压阀门，15、安全阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

由于提供一种双模式变推力的推进系统，在固体推进剂药柱阵列中，存储有不同燃速的固体推进剂，控制测量系统根据发动机所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机的多少、大小可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。通过变推力的推进模式，可以减少发动机的数量，从而减少推进系统的重量。

实施例一

本实施例提供一种双模式变推力的推进系统，参考图1所示，包括：控制测量系统1、固体推进剂药柱阵列2、燃气容腔3、第一气路管路4、第二气路管路5、贮箱6、液路管路7、发动机8，以及对应发动机8的发动机电磁阀9；

固体推进剂药柱阵列2连通设置在燃气容腔3上端；

燃气容腔3通过第一气路管路4连通贮箱6，贮箱6连通发动机8；

燃气容腔3通过第二气路管路5连通发动机电磁阀9；

控制测量系统1分别电连接固体推进剂药柱阵列2、发动机8以及发动机电磁阀9；

通过控制测量系统1点燃固体推进剂药柱阵列2中的固体推进剂并释放气体到燃气容腔3，将燃气容腔3中一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路4挤压贮箱6中的液体推进剂供应发动机8，将另一部分气体经过第二气路管路5供应发动机电磁阀9。

在一些实施例中，上述控制测量系统1可以用于控制整个推力系统的各种状态，例如：控制固体推进剂药柱阵列2中固体推进剂的点燃、控制燃气容腔3的压力补充/泄放、获取贮箱6的压力、获取发动机8所需的推力、控制发动机电磁阀9通断等。需要说明的是，在本实施例的图1中，管路线表示各个真实管路的连接；控制测量系统1与推力系统中其他各组件的连接通过图1中所示的控制采集信号线进行电连接，通过控制采集信号线实现电连接的方式可以获取各种测量数据或发出控制指令等，例如：获取压力大小等。

在一些实施例中，参考图2所示，上述固体推进剂药柱阵列2中包括多个推进剂药柱(A11、A12，......，A1n)，每个推进剂药柱中可以浇筑有不同燃速的固体推进剂，也可以是相同燃速的固体推进剂浇筑在多个推进剂药柱中，且整个固体推进剂药柱阵列2中浇筑有不同燃速的固体推进剂。燃速可以包括高燃速和低燃速，高低区分可以通过历史燃速确定，且针对高燃速和低燃速，都分别对应有多种固体推进剂。其中，浇筑不同燃速的固体推进剂可以参考推力系统的历史使用工况，例如：大推力的发动机8工作时间，小推力的发动机8工作时间等，且燃速与燃气容腔3的大小以及发动机8的液体推进剂的供应量都有关系，综合预测后再浇筑不同燃速的固体推进剂。

在一些实施例中，燃气容腔3可以用于存储固体推进剂燃烧后产生的高压燃气(气体)。当控制测量系统1控制发动机电磁阀9通电时，一部分气体则可以通过第二气路管道供应给发动机电磁阀9，推动发动机电磁阀9的气路打开。另一部分气体通过第一气路管道作为挤压气体进入贮箱6，挤压贮箱6中的液体推进剂，将液体推进剂挤压液路管道，液路管道连通发动机，在发动机电磁阀9打开的情况下，供应给发动机进行工作。

在一些实施例中，发动机8包括至少一个轨控发动机82和/或姿控发动机81，对应每个轨控发动机82和/或姿控发动机81设置有一发动机电磁阀9。参考图1所示，在本实施例中，可以包括有2个姿控发动机81和1个轨控发动机82，对应则有3个发动机电磁阀9，不同类型的发动机8对应的发动机电磁阀9结构可以不同，但工作原理基本一致。当一种双模式变推力的推进系统运行在火箭上时，可以通过本实施例提供的推力系统控制推力，为姿控发动机81和/或轨控发动机82提供能量，通过姿控发动机81可以控制火箭的飞行姿态，通过轨控发动机82可以控制火箭的飞行轨迹。当然，这只是示例性的，发动机8的数量以及类型可以根据需求而定。

在本发明实施例中，由于提供一种双模式变推力的推进系统，在固体推进剂药柱阵列2中，存储有不同燃速的固体推进剂，控制测量系统1根据发动机8所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列2中对应的固体推进剂，产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机8所需推力、发动机8数量可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。所以，本申请通过固体推进剂燃烧产生的燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量；以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机8的数量，从而减少推进系统的重量。

实施例二

在本实施例中，基于上述实施例，参考图1所示，贮箱6包括贮箱气腔61和贮箱液腔62，燃气容腔3中的气体经过第一气路管路4进入贮箱气腔61，通过贮箱气腔61挤压贮箱液腔62中的液体推进剂。

在一些实施例中，上述贮箱6包括两个空间，一个空间为贮箱气腔61，另一个空间为贮箱液腔62。其中，燃气容腔3中的气体通过第一气路管路4进入贮箱气腔61，贮箱气腔61的压力达到一定程度后，会挤压贮箱液腔62，贮箱液腔62中的液体推进剂受到挤压流经液路管路7，当发动机电磁阀打开时，液体推进剂供应给姿控发动机81和/或轨控发动机82，带动姿控发动机81和/或轨控发动机82开启工作。

在本实施例中，通过将贮箱6分为贮箱气腔61和贮箱液腔62两个空间，贮箱气腔61中的气体达到一定压力后，可以挤压贮箱液腔62中的液体主推进供应姿控发动机81和/或轨控发动机82进行工作，实现了气液双模式推进。

实施例三

在本实施例中，基于上述实施例，参考图1所示，第一气路管连通燃气容腔3和贮箱气腔61，在第一气路管路4上设置有一气路过滤器10，以及在第一气路管路4与控制测量系统1之间电连接有一气路压力传感器11。

在一些实施例中，上述气路过滤器10连通设置在第一气路管路4上，燃气容腔3中的气体经过第一气路管路4进入贮箱气腔61的整个过程中，可以通过气路过滤器10进行杂质过滤。

在一些实施例中，在第一气路管路4与控制测量系统1上还电连接有一气路压力传感器11。控制测量系统1通过获取姿控发动机81和/或轨控发动机82所需的推力大小反推出燃气的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列2中对应的固体推进剂。产生的气体从燃气容腔3中进入贮箱气腔61的整个过程中，都可以通过气路压力传感器11采集当前的压力大小，并实时/定时输入到控制测量系统1中，控制测量系统1可以根据当前的压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

在本实施例中，通过将气路过滤器10连通设置在第一气路管路4上，有利于进行气路杂质过滤。以及在第一气路管路4与控制测量系统1之间设置气路压力传感器11，能够实时采集气路压力大小传输给控制测量系统1，便于控制测量系统1根据当前的气路压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

实施例四

在本实施例中，基于上述实施例，参考图1所示，液路管路7连通贮箱液腔62和发动机8，在液路管路7上设置有一液路过滤器12，以及在液路管路7与控制测量系统1之间电连接有一液路压力传感器13。

在一些实施例中，在液路管路7上连通设置有一液路过滤器12，贮箱液腔62中的液体推进剂经过液路管路7供应发动机的整个过程中，可以通过液路过滤器12进行杂质过滤。

在一些实施例中，在液路管路7与控制测量系统1之间电连接有一液路压力传感器13。贮箱液腔62中的液体推进剂经过液路管路7供应发动机的整个过程中，可以通过液路压力传感器13实时/定时采集液路管路7中的压力大小，并传输给控制测量系统1，控制测量系统1可以根据液路管路7中的压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

在本实施例中，通过将液路过滤器12连通设置在液路管路7上，有利于进行液路杂质过滤。在液路管路7与控制测量系统1之间设置液路压力传感器13，能够实时采集液路压力大小传输给控制测量系统1，便于控制测量系统1根据当前的液路压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

实施例五

在本实施例中，基于上述实施例，在第一气路管路4与贮箱气腔61之间设置有一泄压阀门14和一安全阀15，且控制测量系统1电连接泄压阀门14。

在一些实施例中，因控制测量系统1电连接泄压阀门14，当燃气的压力较高，而此时又需要小推力发动机8工作时，在控制测量系统1的控制下可以打开泄压阀门14，将燃气容腔3到贮箱气腔61中的燃气泄出一部分压力，使得到达所需的压力大小，使小推力的发动机8能正常工作。

在一些实施例中，上述的安全阀15可以处于常闭状态，当整个推进系统出现超标准的情况，可以通过开启安全阀15保护推进系统的安全。

在本实施例中，通过设置泄压阀门14能够通过泄压，实现大推力发动机8转小推力发动机8工作。通过设置安全阀15能够保护推进系统的安全。

实施例六

在本实施例中，基于上述实施例，参考图3所示，发动机电磁阀9包括：电磁铁901、第一阀芯902、第一弹簧903、气路入口904、第一气腔905、气路通道906、第二气腔907、第二阀芯908、第二弹簧909、液路入口910以及液路出口911；

电磁铁901、第一阀芯902和第一弹簧903联动，控制燃气容腔3中的部分气体依次经过连通的气路入口904、第一气腔905、气路通道906以及第二气腔907，推动第二阀芯908向第二弹簧909侧移动，控制发动机电磁阀9的阀门液路导通，贮箱液腔62中的液体推进剂经由液路入口910和液路出口911输送至轨控发动机82和/或姿控发动机81。

在一些实施例中，继续参考图3所示，发动机电磁阀9还包括第一排气口912，第二排气口913、第一密封圈914和第二密封圈915。第一排气口912与第二排气口913可以用于当发动机8需停止工作时进行排气。第一密封圈914和第二密封圈915各设置2个且为对称设置，第一密封圈914设置在第二阀芯908上端两侧与两侧壁抵合，第二密封圈915设置在第二阀芯908中段与两侧壁抵合。通过第一密封圈914和第二密封圈915可以让第二气腔907、气路通道906独立出来形成对应的空间。且在第二弹簧909的空间两侧壁上设置有限位挡块916，通过设置限位挡块916可以限制第二阀芯908向第二排气口913侧移动的距离。

在一些实施例中，一种固液双模式变推力的推进系统的具体工作方式如下：

1、当发动机8需要大推力时，此时需要发动机电磁阀9的阀门开度变大，则要需要贮箱气腔61压强增大，增大液体推进剂供应量。控制测量系统1根据发动机8所需大推力反推出燃气的供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列2中的燃速较高的至少一种固体推进剂，燃气快速释放到燃气容腔3中，燃气容腔3中的气体经过气路过滤器10过滤，一部分经过第一气路管路4作为挤压气体进入贮箱气腔61中，挤压贮箱液腔62中的液体推进剂供应姿控发动机81和/或轨控发动机82。另一部分通过第二气路管路5供应发动机电磁阀9工作。

在发动机电磁阀9中，控制测量系统1连接发动机电磁阀9，控制电磁铁901通电，第一阀芯902向第一弹簧903侧移动，气路打开，燃气容腔3中的高压燃气通过第二气路管路5依次进入发动机电磁阀9的气路入口904、第一气腔905、气路通道906，然后进入第二气腔907内，推动第二阀芯908向第二弹簧909侧移动。此时，液路导通，液体推进剂经由液路入口910、液路出口911向姿控发动机81和/或轨控发动机82供应液体推进剂。其中，第二气腔907内燃气压力越大，压缩第二弹簧909越厉害，第二阀芯908开度越大，发动机电磁阀9流阻越小，相同压力下液体推进剂的供应速度就越大，姿控发动机81和/或轨控发动机82的推力就越大。

2、当发动机8需要小推力使用时，此时需要发动机电磁阀9的阀门开度变小，需要贮箱气腔61压强减小，以减小液体推进剂供应量。控制测量系统1根据发动机8所需小推力反推出燃气的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列2中的燃速较低的至少一种固体推进剂，燃气较慢的释放到燃气容腔3中，燃气容腔3中的气体经过气路过滤器10过滤后，一部分经过第一气路管路4作为挤压气体进入贮箱气腔61中，挤压贮箱液腔62中的液体推进剂供应姿控发动机81和/或轨控发动机82。另一部分通过第二气路管路5供应发动机电磁阀9。

需要理解的是，当发动机8需要小推力使用时，发动机电磁阀9中的工作原理与发动机8需要大推力使用时相同，只是当燃气压力较低时，第二阀芯908在第二弹簧909和低压燃气的共同作用下开度较小，阀门流阻增大，同样压力情况下，液体推进剂的流速变慢。并且，此时贮箱气腔61的压力也较低，所以推进剂供应量进一步减少，发动机8推力下降。

3、当发动机8需停止工作时，通过控制测量系统1控制电磁铁901断电，第一阀芯902向在第一弹簧903的作用下向相反侧移动，第二气腔907内的高压气体经气路通道906、第一气腔905由第一排气口912排出。第二阀芯908在第二弹簧909的作用下向相反侧移动，阀门液路关闭。第二弹簧909端的气体通过第二排气口913排出。

在本发明实施例中，由于在固体推进剂药柱阵列2中存储有不同燃速的固体推进剂，控制测量系统1根据发动机8所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列2中对应的固体推进剂，将产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机8所需推力、发动机8数量可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。所以，本申请通过固体推进剂燃烧产生的燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量；以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机8的数量，从而减少推进系统的重量。

实施例七

参考图4所示，图4为本发明实施例提供的一种双模式变推力的推进方法的流程图。一种双模式变推力的推进方法，采用上述任一实施例中一种双模式变推力的推进系统，包括以下步骤：

S401、获取发动机的推力需求，根据发动机的推力需求计算固体推进剂药柱阵列中固体推进剂的燃气供应速度。

在一些实施例中，可以通过一个控制测量系统获取发动机的推力需求(推力大小)，控制测量系统根据发动机所需推力需求可以反推出燃气的燃气供应速度(燃速)。燃速可以包括高燃速和低燃速，高低区分可以通过历史燃速确定。且针对高燃速和低燃速，都分别对应有多种固体推进剂。其中，浇筑不同燃速的固体推进剂可以参考推力系统的历史使用工况，例如：大推力的发动机工作时间，小推力的发动机工作时间等，且燃速与燃气容腔的大小以及发动机的液体推进剂的供应量都有关系，综合预测后再浇筑不同燃速的固体推进剂。其中，发动机包括姿控发动机和/或轨控发动机。

S402、基于燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，以释放气体至燃气容腔。

在一些实施例中，不同的燃速所产生的压力不同。在上述固体推进剂药柱阵列包括多个推进剂药柱，可以是每个推进剂药柱中浇筑有不同燃速的固体推进剂，也可以是多个推进剂药柱中浇筑有相同燃速的固体推进剂，当然在固体推进剂药柱阵列中，浇筑有不同燃速的固体推进剂。根据燃速可以对应点燃固体推进剂药柱阵列中的至少一种固体推进剂，然后释放高压燃气(气体)到燃气容腔中。

S403、控制燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应发动机。

在一些实施例中，燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管进入贮箱气腔对贮箱液腔中的液体推进剂进行挤压，产生高压燃气供应到发动机，推动发动机工作。

S404、控制燃气容腔中的另一部分气体经过第二气路管路供应发动机电磁阀。

在一些实施例中，燃气容腔中的另一部分气体将通过第二气路管路输出给发动机电磁阀，控制发动机电磁阀的阀门开启，让贮箱液腔中的液体推进剂在阀门开启的情况下顺利供应到发动机。针对发动机需要大推力或者小推力，发动机电磁阀的阀门开度不同，所以控制测量系统会根据推力大小控制固体推进剂的燃速，在系统中产生不同大小的压力供应发动机工作。

在本发明实施例中，通过提供一种双模式变推力的推进方法，控制测量系统根据发动机所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机所需推力、发动机数量可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。所以，本申请通过固体推进剂燃烧产生的燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量；以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机的数量，从而减少推进系统的重量。

实施例八

参考图5所示，图5为本发明另一实施例提供的一种双模式变推力的推进方法的流程图。在步骤S402之后，还包括：

S501、检测燃气容腔中气体的压力值，判断是否需要增加固体推进剂助燃。

在一些实施例中，可以在第一气路管路上连通设置一个气路压力传感器，燃气容腔中的气体经过第一气路管路进入贮箱气腔的整个过程中，可以通过气路压力传感器实时/定时采集燃气容腔到贮箱气腔中气体的压力值。可以根据发动机的推力需求判断是否需要增加压力，即是否需要增加点燃固体推进剂产生更多的燃气。

S502、若燃气容腔中气体的压力值低于压力阈值，则根据压力值与压力阈值的差值控制固体推进剂药柱阵列点燃新的固体推进剂，对燃气容腔增压。

在一些实施例中，根据不同推力需求，针对燃气容腔中的压力也不同，因此可以设定一个压力阈值。控制测量系统通过获取姿控发动机和/或轨控发动机所需的推力大小反推出燃气的燃气供应速度，根据燃气供应速度，以及当前的压力值与压力阈值的差值点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂助燃增压。其中，产生的气体从燃气容腔中进入贮箱气腔的整个过程中，都可以通过气路压力传感器采集当前的压力大小，并实时/定时输入到控制测量系统中，控制测量系统可以根据当前的压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

S503、若燃气容腔中气体的压力值高于压力阈值，则根据压力值与压力阈值的差值控制泄压阀门进行泄压。

在一些实施例中，可以在第一气路管路与贮箱气腔之间设置一泄压阀门，对于燃气容腔中气体的压力值高于压力阈值的情况，可以打开泄压阀门泄压。如当燃气的压力较高，而此时又需要小推力发动机工作时，在控制测量系统的控制下可以打开泄压阀门，将燃气容腔到贮箱气腔中的燃气泄出一部分压力，使得到达所需的压力大小，使小推力的发动机能正常工作。

在另一些实施例中，同理上述气路压力传感器原理，可以在贮箱液腔与发动机之间的液路管路上同样设置一个液路压力传感器，贮箱液腔中的液体推进剂经过液路管路供应发动机的整个过程中，可以通过液路压力传感器实时/定时采集液路管路中的压力大小，并传输给控制测量系统，控制测量系统可以根据液路管路中的压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

在本实施例中，通过设置气路压力传感器，能够实时采集气路的压力值传输给控制测量系统，便于控制测量系统根据当前的气路压力大小控制点燃固体推进剂的情况，以及设置泄压阀门能够针对压力较高时进行泄压，实现大推力发动机转小推力发动机工作。同理，设置液路压力传感器能够便于控制测量系统根据当前的液路压力大小控制点燃固体推进剂的情况。

综述，在本发明实施例中，通过在固体推进剂药柱阵列中，存储有不同燃速的固体推进剂，控制测量系统根据发动机所需推力能够反推出固体推进剂点燃后的燃气供应速度，根据燃气供应速度点燃固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，产生燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量。且固体推进剂包括有对应小推力和大推力的不同类型的固体推进剂，针对发动机所需推力、发动机数量可以对应控制固体推进剂燃烧产生增压的气体。通过设置气路过滤器和液路过滤器有利于进行气路杂质过滤；以及设置气路压力传感器和液路压力传感器，能够于控制测量系统根据当前的气路压力大小控制点燃固体推进剂的情况。通过设置泄压阀门能够通过泄压实现大推力发动机转小推力发动机工作。所以，本申请通过固体推进剂燃烧产生的燃气作为增压气体，可以减少承压容器的重量；以及通过变推力的推进模式，可以减少发动机的数量，从而减少推进系统的重量。

本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，包括：控制测量系统、固体推进剂药柱阵列、燃气容腔、第一气路管路、第二气路管路、贮箱、液路管路、发动机，以及对应所述发动机的发动机电磁阀；

所述固体推进剂药柱阵列连通设置在所述燃气容腔上端；

所述燃气容腔通过所述第一气路管路连通所述贮箱，所述贮箱连通所述发动机；

所述燃气容腔通过所述第二气路管路连通所述发动机电磁阀；

所述控制测量系统分别电连接所述固体推进剂药柱阵列、所述发动机以及所述发动机电磁阀；

通过所述控制测量系统点燃所述固体推进剂药柱阵列中的固体推进剂并释放气体到所述燃气容腔，将所述燃气容腔中一部分气体作为挤压气体通过所述第一气路管路挤压所述贮箱中的液体推进剂供应所述发动机，将另一部分气体经过所述第二气路管路供应所述发动机电磁阀。

2.如权利要求1所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述贮箱包括贮箱气腔和贮箱液腔，所述燃气容腔中的气体经过所述第一气路管路进入所述贮箱气腔，通过所述贮箱气腔挤压所述贮箱液腔中的液体推进剂。

3.如权利要求2所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述第一气路管连通所述燃气容腔和所述贮箱气腔，在所述第一气路管路上设置有一气路过滤器，以及在所述第一气路管路与所述控制测量系统之间电连接有一气路压力传感器。

4.如权利要求2所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述液路管路连通所述贮箱液腔和所述发动机，在所述液路管路上设置有一液路过滤器，以及在所述液路管路与所述控制测量系统之间电连接有一液路压力传感器。

5.如权利要求2所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，在所述第一气路管路与所述贮箱气腔之间设置有一泄压阀门和一安全阀，且所述控制测量系统电连接所述泄压阀门。

6.如权利要求1所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述固体推进剂药柱阵列包括多个推进剂药柱，各所述推进剂药柱中存储有不同燃速的固体推进剂。

7.如权利要求2所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述发动机包括至少一个轨控发动机和/或姿控发动机，对应每个所述轨控发动机和/或所述姿控发动机设置有一所述发动机电磁阀。

8.如权利要求7所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，所述发动机电磁阀包括：电磁铁、第一阀芯、第一弹簧、气路入口、第一气腔、气路通道、第二气腔、第二阀芯、第二弹簧、液路入口以及液路出口；

所述电磁铁、第一阀芯和第一弹簧联动，控制所述燃气容腔中的部分气体依次经过连通的所述气路入口、第一气腔、气路通道以及第二气腔，推动所述第二阀芯向所述第二弹簧侧移动，控制所述发动机电磁阀的阀门液路导通，所述贮箱液腔中的液体推进剂经由所述液路入口和所述液路出口输送至所述轨控发动机和/或所述姿控发动机。

9.一种双模式变推力的推进方法，采用如权利要求1-8中任一项所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，包括以下步骤：

获取发动机的推力需求，根据所述发动机的推力需求计算固体推进剂药柱阵列中固体推进剂的燃气供应速度；

基于所述燃气供应速度点燃所述固体推进剂药柱阵列中对应的固体推进剂，以释放气体至燃气容腔；

控制所述燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应所述发动机；

控制所述燃气容腔中的另一部分气体经过所述第二气路管路供应所述发动机电磁阀。

10.如权利要求9所述的一种双模式变推力的推进系统，其特征在于，在所述控制所述燃气容腔中的一部分气体作为挤压气体通过第一气路管路挤压贮箱中的液体推进剂供应所述发动机的步骤之后，还包括：

检测所述燃气容腔中气体的压力值，判断是否需要增加固体推进剂助燃；

若所述燃气容腔中气体的压力值低于压力阈值，则根据所述压力值与所述压力阈值的差值控制所述固体推进剂药柱阵列点燃新的固体推进剂，对所述燃气容腔增压；

若所述燃气容腔中气体的压力值高于压力阈值，则根据所述压力值与所述压力阈值的差值控制泄压阀门进行泄压。

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