[发明专利]一种预混式电动火箭发动机及推进方法

说明书

本发明涉及一种预混式电动火箭发动机及推进方法，电机泵用于泵送预混推进剂进入推力室，电机泵的转速与推力室内预混推进剂的供应量成正比；推进剂控制阀连接至所述电机泵的出口，控制预混推进剂进入推力室；推力室用于燃烧预混推进剂，产生火箭运行的推力。本发明与传统的泵压式发动机相比，将推进剂氧化剂与燃料提前预先混合，使用单泵增压，取消了燃气发生器、主涡轮，取消了一套增压泵。将增压泵与电机进行集成设计，取消了动密封。通过调节电机转速进行变推力，取消了流量调节器、节流圈等推力调节装置。通过直接控制电机起旋，进行发动机起动，取消了发动机起动装置。本发明的火箭发动机简单，可靠性高，成本低，研制周期短，重复使用性好。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机技术领域，尤其涉及一种预混式电动火箭发动机及推进方法。

背景技术

挤压式火箭发动机系统结构简单，但受贮箱压力限制，发动机性能较低。泵压开式循环发动机，通过燃气发生器驱动涡轮带动泵进行推进剂增压，发动机结构变得复杂，且涡轮作功燃气造成了发动机性能降低。补燃循环发动机，将涡轮作功燃气引入了推力室进行二次燃烧，发动机性能虽高，但发动机系统复杂，技术难度大，研制周期和成本均不理想。膨胀循环发动机，使用推力室换热气体对涡轮作功带动泵增压，换热气体作功能力有限，发动机推力提升空间较小。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种预混式电动火箭发动机及推进方法，火箭发动机结构简单，可靠性高，成本低，研制周期短，重复使用性好。

为达到上述目的，本发明提供了一种预混式电动火箭发动机，包括电机泵、推进剂控制阀以及推力室；

所述电机泵用于泵送预混推进剂进入推力室，电机泵的转速与推力室内预混推进剂的供应量成正比；

所述推进剂控制阀连接至所述电机泵的出口，控制预混推进剂进入所述推力室；

所述推力室用于燃烧预混推进剂，产生火箭运行的推力。

进一步地，火箭运行的推力与电机泵转速的关系为：F＝A×n×I，F为发动机的推力，n为电机泵的转速，I为发动机的比冲。

进一步地，还包括排放控制阀，连接至所述推进剂控制阀，用于发动机工作前排放充填电机泵的泵腔。

进一步地，还包括过滤器和入口截止阀；预混推进剂经过滤器过滤后，由入口截止阀的控制进入所述电机泵。

进一步地，推力室内设置点火装置。

进一步地，所述预混推进剂为氧化剂和燃料按照燃烧比例预混获得。

进一步地，所述氧化剂为四氧化二氮，所述燃料为肼类；或者所述氧化剂为液氧，所述燃料为液氢；或者所述氧化剂为液氧，所述燃料为液态碳氢燃料；或者所述氧化剂为液态氧化亚氮，所述燃料为液态碳氢燃料。

本发明另一方面提供一种所述的预混式电动火箭发动机的推进方法，包括：

打开推进剂排放阀和入口截止阀，预混推进剂在贮箱压力的作用下，经过滤器充填电机泵和推进剂控制阀，充填完毕后，关闭推进剂排放阀；

电机泵通电，开始旋转增压，打开推进剂控制阀，预混推进剂开始充填推力室；

推力室内点火，发动机进入额定工作状态，通过调节电机泵的转速调整推力大小；

打开推进剂排放阀，电机泵断电，关闭推进剂控制阀，火箭发动机关机。

进一步地，充填电机泵和推进剂控制阀，观察排放阀出口流出的液体没有气泡时充填完毕。

进一步地，经过滤器充填电机泵和推进剂控制阀，时间t后关闭推进剂排放阀；时间t为电机泵泵腔体积除以排放流量加上时间余量。