[发明专利]一种固体锂推进剂恒温液态输送装置及其输送方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁等离子体动力学发动机(MPDT)地面试验领域，具体来说，是一种磁等离子体动力学发动机(MPDT)地面试验领域中的固体锂推进剂恒温液态输送方法。

背景技术

磁等离子体动力学发动机(MPDT)是一种典型的电磁式空间电推进系统，具有高比冲、大推力范围、长寿命、高控制精度、可重复启动等优点，在航天器姿轨控、深空探测和星际航行等任务中具有广阔应用前景。

磁等离子体动力学发动机可以以氢气、锂、氖、氩、氙等为推进剂，利用磁场和电流相互作用生成洛伦兹力来加速等离子体态推进剂产生推力，因此也被称为洛伦兹力加速器(Lorentz Force Accelerator)。MPDT的基本形式是由头部为锥形的棒状阴极和环绕阴极的圆柱形阳极组成。MPDT工作时，通过在阴极和阳极之间放电形成电弧，推进剂形成的高温等离子体。对于自身磁场磁等离子体动力学发动机，电流通过等离子体生成感生磁场，感生的磁场与电流相互作用形成轴向的洛仑兹力，加速推进剂排出发动机产生推力；对于外加磁场磁等离子体动力学发动机，推进剂在外加磁场、感生磁场和电流的共同作用下实现加速。

通过地面试验对MPDT发动机的各种性能进行研究正在世界范围内开展。试验测试表明锂可以为磁等离子体动力学发动机提供优秀的推进性能，是磁等离子体动力学发动机推进剂的首选。有效的实现对锂磁等离子体动力学发动机推进剂供给是进行相关试验的基础，直接影响试验效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体锂推进剂恒温液态输送装置及其输送方法，适用于以固体碱金属锂为推进剂的磁等离子体动力学发动机液态推进剂供给，针对磁等离子体动力学发动机所采用的推进剂在常温下是固体的情况，解决了推进剂固体碱金属锂可控温度液化和流量精确控制的难题。

一种固体锂推进剂恒温液态输送装置，包括液态锂推进剂供给分装置和冷却水控制分装置。

所述液态锂推进剂供给分装置包括锂贮箱、活塞、步进电机与推进剂管路；其中，锂贮箱底部通过推进剂管路与磁等离子体动力学发动机相连；锂贮箱外壁上安装有锂贮箱加热膜，活塞设置在锂贮箱内部，通过由步进电机驱动活塞在锂贮箱内进行活塞运动；在推进剂管路的外壁上安装有推进剂管路加热膜。

冷却水控制分装置包括循环冷却水贮箱、第一冷却水管路和第二冷却水管路；其中，第一冷却水管路盘绕在推进剂管路上，两端均与冷却水贮箱连通；在第一冷却水管路的出水端处安装有第一出水阀与第一过滤器，回水端安装有第一回水阀。

第二冷却水管路盘绕在锂贮箱上部，两端均与循环冷却水贮箱连通；在第二冷却水管路的出水端处安装有第二出水阀与第二过滤器，第二冷却水管路的回水端处安装有第二回水阀。

本发明的优点在于：

1、本发明输送装置针对锂磁等离子体动力学发动机地面试验中推进剂供给装置的特殊要求，采用带有加热膜的推进剂贮箱和推进剂管路分别存储、输送液态锂推进剂，并通过调节步进电机工作控制活塞实现了液态锂推进剂的流量可控精确供给，且全部装置实现了温度监测，增强了输送装置的稳定性、实用性、易操作性和精度；

2、本发明装置中采用冷却水管以盘绕的方式固定在推进剂管路外壁上，由此实现了推进剂管路的控制，可避免使用普通阀门容易造成的阀门凝结损耗，大大延长了推进剂管路的寿命，并且有效提高了试验效率和操作的实用性；

3、本发明装置可有效的解决地面试验中磁等离子体动力学发动机液态锂推进剂恒温供给间题，可使推进剂有效、向磁等离子体动力学发动机输送。

附图说明

图1为本发明输送装置整体结构示意图；

图2为基于本发明输送装置的输送方法流程图。

图中：

1-液态锂推进剂供给分装置2-冷却水控制分装置 3-磁等离子体动力学发动机

4-真空舱                101-锂贮箱         102-活塞

103-步进电机            104-推进剂管路     105-锂贮箱加热膜

106-推进剂管路加热膜    107-第一温度传感器 108-第二温度传感器

201-循环冷却水贮箱      202-第一冷却水管路 203-第二冷却水管路

202a-第一出水阀         202b-第一回水阀    202c-第一过滤器

203a-第二出水阀         203b-第二回水阀    203c-第二过滤器

具体实施方式