CN117125270A - 一种可重复使用的冷气推力装置 - Google Patents
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Abstract
一种可重复使用的冷气推力装置，包括高压气源、气体过滤器、气瓶充气阀、气瓶供气环管、综控器，多个高压气瓶，以及多个推力器；每个推力器包括电磁阀、减压器、喷管；多个高压气瓶分别独立与气瓶供气环管连通；高压气源通过气体过滤器和气瓶充气阀与气瓶供气环管连通，用于为多个高压气瓶充气；充气完成后，气瓶充气阀关闭，高压气源拆下；每个推力器均与气瓶供气环管连通；综控器用于根据外部指令，控制一个或多个电磁阀打开，使得一个或多个推力器喷出气体，以获得反向推力。本发明通过高压气瓶贮存做功工质，通过电磁阀控制推力装置的启闭，减压器稳定喷管前压力从而稳定推力，实现高压气体的可控喷射产生反推力，为姿轨控系统提供动力。
Description
技术领域
本发明涉及一种可重复使用的冷气推力装置，属于航天器姿轨控技术领域。
背景技术
在火箭或空间飞行器主发动机不工作的过程中，火箭或空间飞行器的姿轨控系统需要依靠独立的一套推力装置用于控制火箭的姿态或轨道控制，国内常规飞行器一般使用火工品提供姿轨控动力，属于一次性推力装置，虽然技术成熟，结构效率较高，但无法实现可重复使用，无法在工作前进行系统测试。而可重复使用是运载火箭更新换代的核心特征，是技术发展的必然趋势，传统的推力装置目前难以适应可重复使用的技术需求，因此，急需一种可重复使用、方便检测维护的姿轨控推力装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，解决了航天器姿轨控推力装置的可重复使用问题。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：
一种可重复使用的冷气推力装置，包括高压气源、气体过滤器、气瓶充气阀、气瓶供气环管、综控器，多个高压气瓶，以及多个推力器；每个推力器包括电磁阀、减压器、喷管；
多个高压气瓶分别独立与气瓶供气环管连通；
高压气源通过气体过滤器和气瓶充气阀与气瓶供气环管连通，用于为多个高压气瓶充气；充气完成后，气瓶充气阀关闭，高压气源拆下；
每个推力器均与气瓶供气环管连通；
综控器用于根据外部指令，控制一个或多个电磁阀打开，使得一个或多个推力器喷出气体，以获得反向推力。
本发明一实施例中，根据不同任务需求设置相应数量的气瓶，满足不同的总冲量需求。
本发明一实施例中，各推力器间相互独立，根据姿控系统需求增加或减少推力器数量。
本发明一实施例中，根据不同推力的需求更改喷管喉部的流通面积，从而满足不同任务的需求。
本发明一实施例中，高压气瓶使用复合材料制备而成。
本发明一实施例中，各推力器共用高压气瓶，气瓶供气环管为各推力器均衡供气。
本发明一实施例中，对每个推力器，减压器位于电磁阀和喷管之间。
本发明一实施例中，喷管采用锥形喷管。
本发明一实施例中，喷管通过喉部节流控制气体流量。
本发明一实施例中，该冷气推力装置可重复使用。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明通过高压气瓶贮存做功工质，通过电磁阀控制推力装置的启闭，减压器稳定喷管前压力从而稳定推力，实现高压气体的可控喷射产生反推力，为姿轨控系统提供动力。冷气推力装置在回收后进行检测后对气瓶重新进行充气即可进行下一次飞行任务。
(2)每一路推力器相互独立，相互之间不产生影响，方便推力器模块化扩展。
(3)高压气瓶使用复合材料材质，具有强度高密度低的特点，降低了火箭的结构质量。
(4)气瓶组通过环管并联在一起，各推力器共用气瓶组，环管为推力器均衡供气，每一路推力一致性好，并具有较高的气体利用效率。
(5)采用减压器设置在电磁阀后的方式，因此减压器无需设计高压密封，仅起到压力调节的功能，降低了电磁阀后管件的设计压力，使系统更加简单。
附图说明
图1为本发明装置的原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
可重复使用冷气推力装置原理图见图1。高压气瓶组充气至贮气压力，气瓶出口引至供气环管，减压器出口压力设置为工作压力。工作过程中，根据姿控系统的指令开启对应电磁阀，高压气体从供气环管通过电磁阀，再经过减压器调整至工作压力后，通过喷管喷出产生反向推力，满足姿态控制需求。飞行结束后，将气瓶内气体排出，进行检测后重新充气，用于下一次飞行。为保证推力一致性，高压气体首先从气瓶引至供气环管后，再由环管引至推力器。气瓶之间相对独立，可根据不同任务需求设置相应数量的气瓶，满足不同的总冲量需求。各推力器间相互独立，可根据姿控系统需求增加或减少推力器数量。喷管结构采用锥形喷管，型式简单，通过喉部节流控制气体流量，可根据不同推力的需求设计喷管喉部的流通面积，从而适应不同任务的需求。
一种可重复使用的冷气推力装置(见图1)主要包括：高压气源1、气体过滤器2、气瓶充气阀3、高压气瓶4、气瓶供气环管5、电磁阀6、减压器7、喷管8、综控器9。
1)飞行准备阶段，气瓶充气阀2打开，从高压气源1经过滤器向气瓶组4内进行充气，充气至工作压力后关闭气瓶充气阀3，完成全部充气后断开气源1；
2)飞行上升阶段，所有电磁阀6保持关闭状态，系统不工作；
3)工作阶段，按照姿控系统指令，由综控器9控制各电磁阀6启闭，气瓶4内高压气体从供气环管5经电磁阀6，以及通过减压器7调整压力后，从喷管8向外喷射产生推力；
4)回收处理阶段，完成一次飞行后，排放气瓶4内剩余气体，对整个系统进行检测维护，准备下一次飞行，在下一次飞行前重新对气瓶4进行充气。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种可重复使用的冷气推力装置，其特征在于，包括高压气源、气体过滤器、气瓶充气阀、气瓶供气环管、综控器，多个高压气瓶，以及多个推力器；每个推力器包括电磁阀、减压器、喷管；
多个高压气瓶分别独立与气瓶供气环管连通；
高压气源通过气体过滤器和气瓶充气阀与气瓶供气环管连通，用于为多个高压气瓶充气；充气完成后，气瓶充气阀关闭，高压气源拆下；
每个推力器均与气瓶供气环管连通；
综控器用于根据外部指令，控制一个或多个电磁阀打开，使得一个或多个推力器喷出气体，以获得反向推力。
2.根据权利要求1所述的冷气推力装置，其特征在于，根据不同任务需求设置相应数量的气瓶，满足不同的总冲量需求。
3.根据权利要求1所述的冷气推力装置，其特征在于，各推力器间相互独立，根据姿控系统需求增加或减少推力器数量。
4.根据权利要求1所述的冷气推力装置，其特征在于，根据不同推力的需求更改喷管喉部的流通面积，从而满足不同任务的需求。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，高压气瓶使用复合材料制备而成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，各推力器共用高压气瓶，气瓶供气环管为各推力器均衡供气。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，对每个推力器，减压器位于电磁阀和喷管之间。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，喷管采用锥形喷管。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，喷管通过喉部节流控制气体流量。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的冷气推力装置，其特征在于，该冷气推力装置可重复使用。
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