[发明专利]一种可倒置使用的单组元姿轨控推力器

说明书

本发明公开一种可倒置使用的单组元姿轨控推力器，其结构包括电磁阀、喷注器以及催化床、喷管。所述的可倒置使用的推力器结构可采用如下三种结构中的一种或多种组合，第一种结构为角度喷管结构，第二种结构为角度隔热框结构，第三种结构为增加多余物隔离措施的同轴式结构。所述的三种结构或组合结构的单组元推力器在总装、测试、运输和发射的过程中均采用喷管出口方向向上的安装方式。推力器倒置安装可适应不同载荷结构，有利于飞行器整体布局，减少结构尺寸和重量，提高火箭的运载能力。该结构可大大降低催化剂粉末多余物进入上游电磁阀的几率，消除了单组元推力器倒置使用的技术风险。

技术领域

本发明涉及一种可倒置使用的单组元姿轨控推力器，属于单组元推进技术领域。

背景技术

单组元姿轨控推力器因其系统简单、可靠性高等优势广泛用于卫星、武器系统、载人航天等技术领域，为航天器提供姿态控制或轨道调整所需的动力。其工作原理为单组元推进剂在阀门的控制下，由喷注器进入催化剂床，与催化剂接触后发生催化分解反应，产生高温高压燃气，经喷管喷出形成反作用力，从而为航天器提供必要的冲量和推力。

随着立方星、模块化卫星等新技术的涌现，在发射段，对单组元推力器的安装状态提出了倒置的要求，单组元推力器乃至整个动力系统的倒置安装在某些技术状态下可大大减少系统的结构尺寸与重量，方便动力系统的集成与装配，增加运载火箭的有效载荷，降低发射成本。

传统单组元姿轨控推力器以同轴式结构为主，即电磁阀轴线、催化床轴线与喷管轴线处于同一轴线，长期以来，单组元推力器在运输、贮存及发射阶段，保持喷管出口竖直向下(正置安装)的安装方式。原因为催化剂床在运输、发射等力学环境下极易产生多余物，单组元推力器一旦倒置(喷管出口竖直向上)，多余物将通过喷注器毛细管进入上游的密封面或电磁阀，极易导致密封失效，进而导致任务失败；传统部分单组元姿轨控推力器采用角度喷管方案，设计思路主要从系统布局的角度考虑，在一个象限内，采用两台角度喷管推力器和一台同轴式推力器，为飞行器提供X、Y、Z三个方向的控制力，其中两台角度喷管推力器相对安装，喷管轴线为水平状态，提供水平X、Y方向的控制力，同轴式推力器推力轴线为竖直向下状态，提供Z方向的控制力。因此，传统角度喷管推力器采用水平发射方式，仍不能满足倒置放射要求。

国内尚无有效解决单组元推力器倒置使用的方法，为确保发射可靠性，一般情况下只能通过增加系统结构尺寸与重量依然采用正置发射方式，极大的浪费的火箭的运载能力，增加了发射成本。

发明内容

针对单组元推力器倒置使用的应用需求以及当前解决方式存在的不足，本发明一种可倒置使用的单组元姿轨控推力器，通过三种结构方式或组合结构方式有效的控制了催化床内催化剂粉末多余物向电磁阀的回流，可消除单组元推力器倒置使用的技术风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可倒置使用的单组元姿轨控推力器，结构包括依次连接的电磁阀、喷注器上法兰、隔热框、毛细管、喷注器下法兰、催化床、喷管，单组元推进剂分解催化剂装填于催化床内部；喷注器上法兰与隔热框相连接的位置为隔热框入口端，隔热框与喷注器下法兰相连接的位置为隔热框出口端；喷注器上法兰与毛细管相连接的位置为毛细管入口端，毛细管与喷注器下法兰相连接的位置为毛细管出口端；喷注器下法兰、毛细管与催化床相连接的位置为催化床入口端，催化床与喷管相连接的位置为催化床出口端；电磁阀与喷注器上法兰通过螺栓连接，喷注器上法兰、毛细管、隔热框、喷注器下法兰通过焊接方式连接，催化床、喷管为一体结构，与喷注器下法兰采用焊接方式连接。

单组元推力器使用倒置过程是指单组元推力器在总装、测试、运输和发射的过程中喷管出口保持向上安装状态。

所述的可倒置使用的推力器结构可采用如下三种结构中的一种或多种组合：

第一种结构为角度隔热框结构，即隔热框本身为角度结构，因此，电磁阀轴线与隔热框入口轴线为同一轴线，催化床、喷管轴线与隔热框出口轴线为同一轴线；