[发明专利]一种新型氢氧火箭发动机系统

说明书

本发明公开了一种新型氢氧火箭发动机系统，包括：氢涡轮泵、氧涡轮泵、补氧燃烧器、补氧阀、氧主阀、氧涡轮抽气阀、氢主阀、推力室和氢涡轮抽气阀；其中，氢涡轮泵通过氢主阀与推力室管道连接；氢涡轮泵通过氢涡轮抽气阀与推力室的头部管道连接；氧涡轮泵通过氧主阀与推力室的头部管道连接；氧涡轮泵通过补氧阀与补氧燃烧器的一侧管道连接；补氧燃烧器的一端与氧涡轮泵管道连接，补氧燃烧器的另一端通过氧涡轮抽气阀与推力室的头部管道连接。本发明简化了发动机系统方案，有利于发动机总体性能提升，并且有效简化氧涡轮泵密封设计复杂性，提高工作可靠性，同时降低氦气消耗量。

技术领域

本发明属于火箭发动机技术领域，尤其涉及一种新型氢氧火箭发动机系统。

背景技术

航天技术的成就给人类带来极大的利益，一次性运载火箭仍是目前人类进入空间的最主要运输手段，但高昂的发射费用阻碍了人类太空活动的快速发展，降低发射费用、降低进入太空的费用一直是人类的期望。可重复使用天地往返运载器是降低航天运输成本的有效手段，是未来航天发展的必然趋势。

利用现有成熟的运载火箭技术，研制一子级可重复使用的垂直起飞垂直降落部分重复使用天地往返运输系统，采用“可重复使用一子级+上面级”的构型是一种目前技术水平下较易实现的可重复使用方案。对这种方案的技术研究与验证是近期降低航天发射成本的有效途径，同时又可以为实现天地往返运输系统的完全可重复使用奠定基础。

要实现太阳同步轨道运载能力的运载火箭一子级重复使用，需要具有高比冲、多次起动、可重复使用、大范围变推力、长寿命、高可靠、高推重比和使用维护方便等技术特点的发动机。目前主要应用的液体火箭发动机循环系统中较难兼顾以上所有方面，燃气发生器循环与补燃循环方案较难实现大范围变推力，同时发动机推重比不足，可靠性还有进一步提升的空间。膨胀循环方案则难以达到较高的燃烧室压力以及发动机推力。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种新型氢氧火箭发动机系统，简化了发动机系统方案，提高了涡轮压比和涡轮进口温度，有利于发动机总体性能提升，并且有效简化氧涡轮泵密封设计复杂性，提高工作可靠性，同时降低氦气消耗量。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种新型氢氧火箭发动机系统，包括：氢涡轮泵、氧涡轮泵、补氧燃烧器、补氧阀、氧主阀、氧涡轮抽气阀、氢主阀、推力室和氢涡轮抽气阀；其中，所述氢涡轮泵通过所述氢主阀与所述推力室管道连接；所述氢涡轮泵通过所述氢涡轮抽气阀与所述推力室的头部管道连接；所述氧涡轮泵通过所述氧主阀与所述推力室的头部管道连接；所述氧涡轮泵通过所述补氧阀与所述补氧燃烧器的一侧管道连接；所述补氧燃烧器的一端与所述氧涡轮泵管道连接，所述补氧燃烧器的另一端通过所述氧涡轮抽气阀与所述推力室的头部管道连接。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，所述推力室包括冷却夹套和内室；其中，所述内室的外部设置有所述冷却夹套。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，还包括：分流管道和氢分流阀；其中，所述分流管道的一端与所述冷却夹套的顶部相连接，所述分流管道的另一端与所述冷却夹套的底部相连接；所述氢分流阀设置于所述分流管道。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，所述氢涡轮泵包括氢泵、第一连杆轴和氢涡轮；其中，所述氢泵通过所述第一连杆轴和所述氢涡轮相连接；所述氢泵通过所述氢主阀与所述推力室管道连接。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，所述氧涡轮泵包括氧泵、第二连杆轴和氧涡轮；其中，所述氧泵通过所述第二连杆轴和所述氧涡轮相连接；所述氧泵通过所述氧主阀与所述推力室的头部管道连接；所述氧泵通过所述补氧阀与所述补氧燃烧器的一侧管道连接；所述补氧燃烧器的一端与所述氧涡轮管道连接。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，还包括：氢涡轮喷管；其中，所述氢涡轮喷管与所述氢涡轮管道连接。

上述新型氢氧火箭发动机系统中，还包括：氧涡轮喷管；其中，所述氧涡轮喷管与所述氧涡轮管道连接。