[发明专利]一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管

说明书

技术领域

本发明属于变推力火箭发动机推进剂流量调节与控制领域，涉及高浓度过氧化氢的流量调节与控制，具体涉及一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管。

背景技术

变推力火箭发动机可以为航天器的推进与控制提供可控动力，增大航天器对飞行任务和轨道的适应性和可操作性，是航天飞行器动力系统的理想选择。随着人类探索太空活动的逐年增加，发展变推力推进技术的重要性愈发明显。改变火箭发动机推力的主要方法是调节推进剂的流量，推进剂流量的调节与控制精度直接影响到火箭发动机的性能。

航天动力系统采用无毒无污染、可贮存推进剂是未来发展的趋势，近年来，研究的重点集中在绿色推进剂方面。推进剂级过氧化氢具有无毒、无污染、高密度、易贮存、高比热、分解产生大的体积膨胀和热量的优点，是一种理想的绿色推进剂。但是过氧化氢与不相容的材料（如重金属、有机化合物、某些杂质的混合物）接触，会分解放热，破坏管路甚至爆炸。因此，推进剂输送系统的材料必须与过氧化氢相容。

可调汽蚀文氏管是一种重要的流量调节元件，具有优越的调节性能，当喉部压力低于液体推进剂的蒸汽压时，只要喉部面积和入口压力恒定，流量为常数，同时下游压力的变化不会影响上游压力。国防工业出版社的图书《变推力液体火箭发动机及其控制技术》公开了一种可调汽蚀文氏管，此可调汽蚀文氏管采用电液控制机构驱动，结构复杂，且精度不高。期刊论文《可调汽蚀文氏管试验研究》（推进技术-2004-25（5））公开了一种可调汽蚀文氏管，此可调汽蚀文氏管通过电机和滚珠丝杠驱动，出现了滚珠丝杠自锁、调节精度和可重复性差等问题。而且，以上两种可调汽蚀文氏管都没有考虑与高浓度过氧化氢的相容性问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管，实现过氧化氢变推力火箭发动机的流量调节与控制，具有简单可靠、尺寸小、精度高、响应快等特点。

一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管，包括直线步进电机、限位块、入口接头、文氏管、阀体、调节锥和紧固螺栓；

限位块中间设计有方孔，调节锥的一端加工成方形，方形一端与限位块的方孔间隙配合；直线步进电机和限位块固定连接到阀体的法兰上，直线步进电机螺杆的输出端与调节锥方形端螺纹连接，螺杆与调节锥之间不发生相互转动；阀体包括安装法兰、推进剂入口、阀体内腔、推进剂出口和调节锥安装孔；入口接头固定在阀体的推进剂入口上，入口接头用于连接推进剂输送系统的上游管路，推进剂通过入口接头流入阀体内腔；调节锥的方形一端固定在限位块的方孔内，调节锥的另一端为圆柱形，穿过调节锥安装孔，进入阀体内腔内，通过阀体内腔后圆柱形一端与文氏管的喉部内表面相接触；推进剂出口内设有螺纹，文氏管通过螺纹连接安装到阀体的推进剂出口，文氏管与输送系统的下游管路连接；直线步进电机驱动调节锥在阀体内进行前后直线运动，调节调节锥与文氏管喉部内表面之间的间隙，控制文氏管向下游管路输出推进剂的流量。

本发明的优点在于：

（1）本发明提出一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管，采用直线步进电机驱动，具有结构简单、尺寸小、精度高、响应快的优点，调节精度可以达到0.02mm，调节速度可以达到10mm/s；

（2）本发明提出一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管，入口接头和文氏管出口符合航天标准Y5785-89，使其具有通用性强的优点；

（3）本发明提出一种适用于高浓度过氧化氢的可调汽蚀文氏管，调节锥和文氏管通过螺纹分别连接到直线步进电机和阀体，使得其拆卸方便，更换维护方便；

（4）本发明提出一种可调汽蚀文氏管，与推进剂介质接触的材料采用304不锈钢，使得其与过氧化氢2级相容。

附图说明

图1是本发明的半剖结构示意图；

图2是本发明的三维结构示意图；

图3是阀体的剖视图；

图中：

1-直线步进电机       2-限位块          3-入口接头         4-O型密封圈A

5-文氏管             6-阀体            7-O型密封圈B       8-调节锥

9-紧固螺栓           101-螺杆          102-电缆           601-安装法兰

602-推进剂入口       603-阀体内腔      604-推进剂出口     605-调节锥安装孔

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。