[发明专利]用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机及燃烧方法

权利要求书

1.一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于，包括：泡沫金属预热器(1)、控制阀(2)、旋涡式喷注器(3)、催化床(5)、催化床预热器(6)和喷管(7)；泡沫金属预热器(1)内部设有多孔介质状流体通道，泡沫金属预热器(1)与控制阀(2)的入口一端连接，控制阀(2)内部设有推进剂流道，推进剂流道与多孔介质状流体通道相通，控制阀(2)的另一端通过旋涡式喷注器(3)与催化床(5)一端相连，旋涡式喷注器(3)内部设有旋涡槽；催化床(5)另一端与喷管(7)相连，催化床(5)外壁面安装有用于对催化床(5)加热的催化床预热器(6)。

2.如权利要求1所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：还包括设置在旋涡式喷注器(3)与催化床(5)之间的雾化腔(4)，保证液体推进剂有空间在接触催化床(5)之前充分雾化。

3.如权利要求1或2所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：泡沫金属预热器(1)采用镍基泡沫金属制成。

4.如权利要求1或2所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：所述泡沫金属预热器(1)其内部流经多孔介质状流体通道的液体推进剂加热至60℃至80℃。

5.如权利要求2所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：所述催化床(5)采用催化能力强的小颗粒催化剂，且在催化床(5)与雾化腔(4)接触的位置设置耐高温隔离网。

6.如权利要求5所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：在催化床(5)与喷管(7)接触的位置设置耐高温隔离网，用于对催化床内的小颗粒催化剂起到固定作用。

7.如权利要求1所述的一种用于高粘度离子液体推进剂的催化燃烧发动机，其特征在于：发动机工作前，催化床预热器(6)将催化床(5)预先加热至300℃以上。

8.一种利用权利要求2所述发动机进行高粘度离子液体推进剂催化燃烧的方法，其特征在于，具体步骤为：

1)推进剂从来流方向注入泡沫金属预热器(1)；离子液体推进剂的粘度与温度呈现反比例关系，利用泡沫金属预热器(1)提供的热量，提升推进剂温度至60℃至80℃，降低离子液体推进剂的粘度；

2)推进剂通过泡沫金属预热器(1)，流入控制阀(2)；控制阀(2)起到控制推进剂流体通断的作用，随后流入旋涡式喷注器(3)内部的旋涡槽，利用旋涡式喷注器较高的雾化能力，对离子液体推进剂进行雾化；

3)推进剂通过旋涡式喷注器(3)的雾化作用，在雾化腔(4)内进行雾化，成为雾群；

4)成为雾群的离子液体推进剂进入催化床(5)，催化床(5)通过催化床预热器(6)进行预先加热至300℃以上；推进剂在催化床(5)中进行催化燃烧反应，成为高温高压的燃气；

5)燃气通过喷管(7)做功，产生推力。

9.如权利要求8所述的一种进行高粘度离子液体推进剂催化燃烧的方法，其特征在于：推进剂来流注入压力为1.0MPa～2.0MPa。

10.如权利要求8所述的一种进行高粘度离子液体推进剂催化燃烧的方法，其特征在于：推进剂质量流量范围为0.5g/s～15g/s。