[发明专利]一种具有管路吹除功能的固体锂推进剂恒温液态输送装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁等离子体动力学发动机(MPDT)地面试验领域，具体来说，是一种磁等离子体动力学发动机(MPDT)地面试验领域中的具有管路吹除功能的固体锂推进剂恒温液态输送装置。

背景技术

磁等离子体动力学发动机(MPDT)是一种典型的电磁式空间电推进系统，具有高比冲、大推力范围、长寿命、高控制精度、可重复启动等优点，在航天器姿轨控、深空探测和星际航行等任务中具有广阔应用前景。

磁等离子体动力学发动机可以以氢气、锂、氖、氩、氙等为推进剂，利用磁场和电流相互作用生成洛伦兹力来加速等离子体态推进剂产生推力，因此也被称为洛伦兹力加速器(Lorentz Force Accelerator)。MPDT的基本形式是由头部为锥形的棒状阴极和环绕阴极的圆柱形阳极组成。MPDT工作时，通过在阴极和阳极之间放电形成电弧，推进剂形成的高温等离子体。对于自身磁场磁等离子体动力学发动机，电流通过等离子体生成感生磁场，感生的磁场与电流相互作用形成轴向的洛仑兹力，加速推进剂排出发动机产生推力；对于外加磁场磁等离子体动力学发动机，推进剂在外加磁场、感生磁场和电流的共同作用下实现加速。

通过地面试验对MPDT的各种性能进行研究正在世界范围内开展。试验测试表明锂可以为磁等离子体动力学发动机提供优秀的推进性能，是磁等离子体动力学发动机推进剂的首选。有效的实现对锂磁等离子体动力学发动机推进剂供给以及推进剂供给管路的清除和维护是进行相关试验的基础，直接影响试验效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有管路吹除功能的固体锂推进剂恒温液态输送装置，适用于以固体碱金属锂为推进剂的磁等离子体动力学发动机液态推进剂供给，针对锂磁等离子体动力学发动机所采用的推进剂在常温下是固体的情况，解决了推进剂固体碱金属锂可控温度液化和流量精确控制的难题，且保证管路中液态锂推进剂的有效清除，实现管路的清洁和试验装置的可重复使用。

本发明具有管路吹除功能的固体锂推进剂恒温液态输送装置，包括液态锂推进剂供给分装置和氩气气路分装置。

所述液态锂推进剂供给分装置包括锂贮箱、锂中转贮箱、活塞、步进电机、第一推进剂管路与第二推进剂供给管路。其中，锂贮箱外壁上安装有锂贮箱加热膜。锂贮箱底部通过第一推进剂管路与锂中转贮箱底部连通。所述锂中转贮箱底部通过第二推进剂管路与磁等离子体动力学发动机相连，所述活塞设置在锂中转贮箱内部，通过步进电机驱动活塞在锂中转贮箱内进行活塞运动。锂中转贮箱外壁上安装有锂中转贮箱加热膜，第一推进剂管路外壁与第二推进剂管路外壁上分别安装有锂中转贮箱加热膜和推进剂管路加热膜。

所述氩气气路分装置包括氩气气瓶、氩气管路、手动截止阀与过滤器；其中，氩气气瓶通过氩气管路与锂贮箱连通；在氩气管路的进气端处安装有手动截止阀与过滤器。

本发明的优点在于：

1、本发明输送装置针对锂磁等离子体动力学发动机地面试验中液态推进剂管路清除装置的特殊要求，采用氩气气路分装置提供高压吹除气体；带有加热膜的贮箱和供给管路使推进剂在吹除过程中保持液态，同时全部装置实现了温度监测，增强了供给系统的稳定性、实用性、易操作性和精度；

2、本发明装置中通过调节步进电机工作控制活塞，实现吹除气体的二次增压的方法，有效提高了液态锂推进剂管路吹除的试验效率和操作的实用性；

3、本发明装置可有效的解决地面试验中磁等离子体动力学发动机液态锂推进剂恒温供给问题，可使推进剂有效、向磁等离子体动力学发动机输送；

4、解决了锂磁等离子体动力学发动机地面试验中固体推进剂液态供给所涉及的管路清除的具体应用难题，为进一步深化磁等离子体动力学发动机研究与工程应用提供了保障。

附图说明

图1为本发明输送装置整体结构示意图；

图2为基于本发明输送装置的管路吹除方法流程图；

图3为基于本发明输送装置的输送方法流程图。

图中：

1-液态锂推进剂供给分装置2-氩气气路分装置    3-磁等离子体动力学发动机

4-真空舱                101-锂贮箱          102-锂中转贮箱

103-活塞                104-步进电机        105-第一推进剂管路

106-第二推进剂供给管路  107-锂贮箱加热膜    108-锂中转贮箱加热膜