[实用新型]氧化亚氮发动机

说明书

本实用新型提供了一种氧化亚氮发动机。该氧化亚氮发动机包括：分解室，所述分解室内盛放有催化剂，所述分解室上设置有氧化亚氮入口；加热装置，所述加热装置用于对所述分解室内的催化剂进行加热。本实用新型中的氧化亚氮发动机能够作为目前主流有毒推进剂的代替品，并提高氧化亚氮发动机的低温环境适应性。

技术领域

本实用新型涉及动力设备技术领域，具体而言，涉及一种氧化亚氮发动机。

背景技术

近来自增压的火箭推进剂越来越受到研究人员兴趣。具体来说，氧化亚氮作为一种用于火箭自增压液体氧化剂。氧化亚氮在室温下具有大约730psi（5.03Mpa）的饱和蒸气压（P_V）。氧化亚氮的一些重要热力学性质见表1。这使得氧化亚氮成为一种有吸引力的火箭动力系统推进剂，因为它可以从贮箱中排出，而不需要复杂的增压系统或涡轮泵(因此称为自增压)。氧化亚氮易存储，相对无毒，易于控制。因此，对于目前发射系统中通常使用的传统的氧化剂和单组元推进剂（如液氧（LOX）、四氧化二氮（N₂O₄）、肼（N₂H₄）），它通常被认为是一种安全的替代品。

表1 N₂O的重要热力学性质

然而，应该指出，与所有推进剂一样，氧化亚氮的使用也有其相关的风险，因此应始终加以考虑。具体来说，氧化亚氮分解属于放热反应。在某些情况下，连续分解反应会导致贮存容器压力升高导致爆炸。这类爆炸过去曾在火箭动力系统中发生过，甚至造成人员死亡。然而，在适当预防措施和控制的情况下，可以安全地使用氧化亚氮。

用于控制卫星轨道或姿态控制等的常规发动机可分为单组元发动机(使用单一推进剂)和双组元发动机(使用含有氧化剂和燃料的推进剂)。

图1显示了常规单组元发动机示意图。该发动机1通过电磁阀2将推进剂送入燃烧室3中产生推力。对于传统推进剂-肼，肼通过催化剂4催化分解，产生高温分解气体，从发动机喷管喷出，产生推力。

上述常规发动机使用剧毒推进剂。因此，由这些发动机组成的动力系统在地面上工作时，环境保护和安全处理是必不可少，并且对催化剂也会造成污染。目前世界各国研究人员一直致力于开发能够使用低毒性或无毒性推进剂液体发动机。

此外，目前肼是用作卫星和航天器姿态控制单组元发动机主流推进剂，该推进剂具有高冰点（约1℃）的问题。当卫星或航天器在低温空间环境中使用时，必须对整个推进剂供给系统提供加热或者隔热装置，防止在低温环境中肼结冰，使得发动机工作失效。

氧化亚氮可以很好解决上述问题，并且氧化亚氮可以与很多烃类燃料反应，例如乙醇、甲烷、丙烷等。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种氧化亚氮发动机，能够降低并最终消除液体推进剂的毒性，并提高动力系统的低温环境适应性。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种氧化亚氮发动机，包括：分解室，所述分解室内盛放有催化剂，所述分解室上设置有氧化亚氮入口；加热装置，所述加热装置用于对所述分解室内的催化剂进行加热。

进一步地，所述加热装置为电加热装置。

进一步地，所述加热装置包括：第一加热器，所述第一加热器设置在所述分解室内部，所述第一加热器内盛放有所述催化剂；第一供电线圈，所述第一供电线圈与所述第一加热器连接以对所述第一加热器供电。

进一步地，所述加热装置包括第二供电线圈，所述第二供电线圈用于对所述分解室内的所述催化剂直接加热。

进一步地，分解室包括相互连通的一级分解室和二级分解室，所述一级分解室的容积小于所述二级分解室的容积，所述一级分解室和所述二级分解室内均放置有所述催化剂，所述加热装置用于对所述一级分解室内的所述催化剂进行加热。