[发明专利]一种泵压双模式液体火箭发动机系统

说明书

本发明涉及一种泵压双模式液体火箭发动机系统，属于航天器高压贮箱推进剂加注领域；包括推力室、高压气贮箱、燃气发生器、2个转注系统、氧化剂目标贮箱和燃料目标贮箱；每个转注系统包括涡轮泵、主阀、转注控制阀、单向阀和流量调节器；涡轮泵与燃气发生器连通；涡轮泵与流量调节器连通；流量调节器分别与转注控制阀和主阀连通；转注控制阀与单向阀连通；高压气贮箱设置有2个输出端；2个输出端分路与燃气发生器连通；其中1个单向阀与氧化剂目标贮箱连通；另1个单向阀与燃料目标贮箱连通；2个主阀均与推力室连通；本发明能够作为上面级或其他航天器的主动力执行入轨或变轨等任务，还能够将上面级或其他航天器主贮箱内的推进剂转注到姿控发动机贮箱内。

技术领域

本发明属于航天器高压贮箱推进剂加注领域，涉及一种泵压双模式液体火箭发动机系统。

背景技术

目前，国内上面级动力系统中，主发动机系统与姿控发动机系统是相互独立的，姿控发动机需要携带整个任务期间所需的全部推进剂，姿控发动机供应贮箱的规模和结构质量均较大。另外，姿控发动机的总冲受到姿控贮箱容积的限制，为确保任务的可靠性，一般姿控贮箱的容积会设置一定的余量，而多余的姿控推进剂对于上面级而言增加了结构重量，降低了载荷。同时，如果在上面级工作过程中，出现异常情况，需要姿控系统增加大量额外的工作，又很可能出现姿控推进剂不足的情况。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种泵压双模式液体火箭发动机系统，一方面能够作为上面级或其他航天器的主动力执行入轨或变轨等任务，还能够将上面级或其他航天器主贮箱内的推进剂转注到姿控发动机贮箱内。

本发明解决技术的方案是：

一种泵压双模式液体火箭发动机系统，包括推力室、高压气贮箱、燃气发生器、2个转注系统、氧化剂目标贮箱和燃料目标贮箱；每个转注系统包括涡轮泵、主阀、转注控制阀、单向阀和流量调节器；其中，涡轮泵的输入端与燃气发生器连通；涡轮泵的输出端与流量调节器的一端连通；流量调节器的另一端分别与转注控制阀一端和主阀一端连通；转注控制阀的另一端与单向阀的输入端连通；高压气贮箱设置有2个输出端；2个输出端分路与燃气发生器连通；燃气发生器的输出端分别与2个涡轮泵的输入端连通；其中1个单向阀的输出端与氧化剂目标贮箱连通；另1个单向阀的输出端与燃料目标贮箱连通；2个主阀的另一端均与推力室连通。

在上述的一种泵压双模式液体火箭发动机系统，所述液体火箭发动机系统的工作过程为：

外部氧化剂与高压气贮箱其中1个输出端合路混合，获得增压后的氧化剂；增压后的氧化剂进入燃气发生器；同时外部燃料与高压气贮箱另1个输出端合路混合，获得增压后的燃料；增压后的燃料进入燃气发生器；燃气发生器点火，产生燃气驱动2个涡轮泵转动；

外部氧化剂输入其中1个涡轮泵，通过该涡轮泵增压后输出至推力室或氧化剂目标贮箱；外部燃料输入另1个涡轮泵，通过该涡轮泵增压后输出至推力室或氧化剂目标贮箱。

在上述的一种泵压双模式液体火箭发动机系统，当其中1个涡轮泵输出增压氧化剂时，通过流量调节器实现对增压氧化剂输出流量的调节；当另1个涡轮泵输出增压燃料时，通过流量调节器实现对增压燃料输出流量的调节。

在上述的一种泵压双模式液体火箭发动机系统，2个主阀和2个转注控制阀初始状态均为闭合状态；

当需要将推进剂输入至推力室时，打开2个主阀，实现通过其中1个转注系统的涡轮泵将增压后的氧化剂输出至推力室；同时通过另1个转注系统的涡轮泵将增压后的燃料输出至推力室；

当需要将氧化剂输出至氧化剂目标贮箱、将燃料输出至燃料目标贮箱时，打开2个转注控制阀，实现通过其中1个转注系统的涡轮泵将增压后的氧化剂输出至氧化剂目标贮箱；同时通过另1个转注系统的涡轮泵将增压后的燃料输出燃料目标贮箱，实现推进剂的双模式转注。