[发明专利]一种预混氢氧推力器

说明书

本发明一种预混氢氧推力器，本发明是一种应用于小卫星的一种氢氧预混推进脉冲工作方案，方案包含燃料气体储箱，阀门系统，节流管燃烧室和喷管。存储在气体燃料储箱(1)中的氢氧混合气体通过阀门系统(2)和节流管(3)流入燃烧室(4)，之后关闭阀门系统(2)，点燃混合气体喷出产生推力。与传统的氢氧气体分别输运的氢氧推力器工作方案相比，新设计减少了一套气体输运管路，同时节流管可以有效防止火焰稳定的向上传播，简化了传统方案的复杂结构，并且解决了回火问题，使氢氧发动机在小卫星上的应用成为了可能。

技术领域

本发明涉及一种预混氢氧推力器，属于航天器推进技术领域。

背景技术

在航天器推进领域，选用高比冲的推进剂是降低推进系统质量的有效途径。相较现有小卫星常用的单组元化学推进系统，双组元化学推进系统有比冲更高的优势。在常见的双组元推进剂组合中，氢氧推进剂是比冲最高的推进剂。

双组元推进剂发动机在大型卫星应用时，氢气和氧气通过不同的通路供到燃烧室，在燃烧室中采用扩散火焰的方式燃烧。采用扩散方式燃烧的原因是预混的燃料容易因为回火而发生爆炸事故，威胁卫星安全。小卫星质量体积有限，没有过多的空间安装复杂的管路。因此必须对现有的大型卫星推进系统方案进行简化和重新设计才可以适应微纳卫星的使用需求。

连续型工作的氢氧推力器为了保证稳定燃烧需要推进剂在流入燃烧室的时候有较大的速度。小卫星的推力器燃烧室尺度小，快速流动的气体在燃烧室内存续的时间短，燃烧不充分，因此必须延长氢氧燃料气体在燃烧室中的存续时间。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种预混氢氧推力器，解决了现有的推进系统方案比冲小、结构复杂、占用空间大、燃料燃烧不充分的问题。

本发明的技术方案是：一种预混氢氧推力器，包括气体燃料储箱、阀门系统、节流管、燃烧室和喷管；氢气和氧气在气体燃料储箱中加压混合形成混合气体，通过控制阀门系统的开闭，控制混合气体在气体燃料储箱和节流管之间流动；通过节流管后的混合气体送至燃烧室充分燃烧后，由喷管喷出产生推力。

所述的节流管内径小于在氢氧预混火焰稳定传播的最小尺度。

所述阀门系统选用的阀门为电磁阀，通过控制施加在电磁阀线圈上的电压来控制阀门系统的开闭。

所述喷管为雏形喷管。

所述喷管喉部直径为0.8mm-1.2mm。

所述气体燃料储箱和阀门系统之间通过使用高温合金管连接。

所述高温合金管的内径为1.5mm-2.5mm。

本发明与现有技术相比的优点：

(1)本发明通过燃料和氧化剂的混合存储，降低了气体存储质量和气体输运系统质量。

(2)本发明相对于单组元推进系统，使用氢氧混合气体做推进剂，提高了系统的比冲。

(3)本发明采用阀门系统，实现脉冲的工作方式，保证了系统的安全性。

(4)本发明通过添加节流管使得火焰无法从燃烧室向气体燃料储箱稳定传播，提高了系统的安全性。

(5)本发明通过脉冲型工作方案保证了氢氧混合气体在燃烧室中的存贮时间，从而保证了气体较充分的在燃烧室中燃烧。

附图说明

图1为推力器工作方案的结构图。

具体实施方式