[发明专利]一种液体火箭发动机起动器及其设计方法

说明书

本发明涉及一种液体火箭发动机起动器及其设计方法，设置推进剂贮箱，加排阀，电磁阀，燃气发生器和点火器；推进剂贮箱内存储无毒自增压推进剂，由于介质饱和蒸气压较高，利用介质自身压力能够给推进剂提供驱动压力；在贮箱和电磁阀连接管路上接有加排阀，进行无毒自增压介质的加注和排放，电磁阀后通过管路连接燃气发生器入口，点火推进剂产生燃气，燃气高速进入下游涡轮壳体，并推动涡轮转动，实现发动机的起动。本发明采用氧化亚氮基复合推进剂，具有绿色无毒、饱和蒸气压高、比冲高、使用成本低、易于维护的优点。该起动器，结构简单，质量轻，无毒无污染，可多次起动，能够重复使用。

技术领域

本发明涉及液体火箭技术领域，尤其涉及一种液体火箭发动机起动器及其设计方法。

背景技术

随着航天产业的快速发展，涉及火箭的各项技术也实现了突飞猛进。液体火箭发动机时火箭的重要分系统，起动器则是液体火箭发动机的重要组件，为发动机起动提供初始动力。

目前常用的液体火箭发动机起动器中，固体起动器不能实现多次起动，气体起动器用于多次起动时结构质量较大，液体起动器需要提供一整套挤压系统，结构复杂。并且固体起动器和液体起动器通常都采用有毒介质，不符合未来火箭绿色环保无毒无污染的需求。

现有的起动器通常需要引入增压气体，这必然需要增加注入接口、管路、相应的阀门和压力监控设备。导致结构复杂，体积庞大。如何提供一种结构简单、可多次起动、无毒无污染的起动器，满足未来液体火箭发动机的使用要求，是目前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中存在问题，本发明提供一种液体火箭发动机起动器及其设计方法，具有结构简单，质量轻，无毒无污染，可多次起动的优点，可普遍应用于液体火箭发动机系统。

为达到上述目的，本发明提供了一种液体火箭发动机起动器，包括推进剂贮箱、燃气发生器、点火器以及管路；

所述推进剂贮箱用于存储氧化亚氮基复合推进剂；所述燃气发生器入口和所述推进剂贮箱出口通过所述管路连接，所述燃气发生器内部设置点火器；

当管路阀门开启，所述氧化亚氮基复合推进剂在自身饱和蒸气压的作用下通过所述管路进入所述燃气发生器，由所述点火器点燃产生燃气；燃气从所述燃气发生器的出口进入下游涡轮壳体实现发动机的起动。

进一步地，所述推进剂贮箱出口位于底部；所述燃气发生器入口位于顶部；且所述推进剂贮箱位于所述燃气发生器的上方。

进一步地，所述管路设置电磁阀，控制氧化亚氮基复合推进剂进入所述燃气发生器，进而控制起动器的开关机。

进一步地，还包括加排阀，通过三通连接至所述管路，用于所述推进剂贮箱氧化亚氮基复合推进剂的加注和排放。

进一步地，所述管路的材质为不锈钢或钛合金。

本发明另一方面提供根据所述的液体火箭发动机起动器的设计方法，包括如下步骤：

(1)根据氧化亚氮基复合推进剂的流量和流速确定所述管路的截面积；

(2)在所述推进剂贮箱设置唯一出口位于底部，所述推进剂贮箱不设置单独入口，不设置压力传感器；所述燃气发生器入口位于顶部，且所述推进剂贮箱位于所述燃气发生器的上方；所述推进剂贮箱出口和燃气发生器入口之间的距离等于所述管路长度；

(3)所述燃气发生器内部设置所述点火器；所述燃气发生器下部为出口，连接至下游涡轮壳体；

(4)在所述管路上设置三通连接加排阀，用于所述推进剂贮箱氧化亚氮基复合推进剂的加注和排放；所述管路设置电磁阀，控制氧化亚氮基复合推进剂进入所述燃气发生器，进而控制起动器的开关机。

进一步地，所述管路的截面积＝流量/流速；流速不大于10m/s。