[发明专利]一种用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器

说明书

本发明公开了一种用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器，包括本体、芯体、激光火花塞、燃烧室、液氧入口套管和甲烷入口套管，芯体通过钎焊安装在本体的中心，激光火花塞通过螺纹安装在本体上部，燃烧室通过螺钉安装在本体下部，液氧入口套管通过真空钎焊安装在本体的液氧入口通道内，甲烷入口套管通过真空钎焊安装在本体的甲烷入口通道内。本发明的激光火炬点火器具有结构简单、工作可靠和使用寿命长的优点，能够满足液氧/甲烷等低温双组元非自燃推进剂组合的火箭发动机多次点火启动的使用要求。

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机技术领域，特别涉及一种用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器。

背景技术

高性能、无毒的低温化学推进技术已经成为液体火箭发动机的主流发展方向，基于液氧/甲烷推进剂组合的火箭发动机及其推进系统，因具有最高的综合性能(比冲性能、可重复使用性能、操作维护性和空间长期贮存等)，在运载火箭、空间飞行器、星表基地建设等领域存在广泛的应用前景。针对液氧/甲烷等低温双组元非自燃推进剂组合，点火器作为保障发动机可靠工作的关键部件之一，具有至关重要的地位。

随着轻质小型化固体激光器的飞速发展，采用激光点火技术能够显著降低液体火箭发动机点火系统的复杂度与结构质量，降低电磁辐射干扰对航天器电性件的影响。同时，激光点火技术还便于组织大型发动机的多位置点火以保障发动机的平稳启动，也可用于分散布置的空间轨/姿控发动机系统以实现点火系统的轻质化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器，所述点火器具有结构简单、工作可靠和使用寿命长的优点，能够满足液氧/甲烷等低温双组元发动机多次点火启动的使用要求。

本发明提供的用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器，包括本体、芯体、激光火花塞、燃烧室、液氧入口套管和甲烷入口套管，所述的芯体通过钎焊安装在所述的本体中心，所述的激光火花塞通过螺纹安装在所述的本体上部，所述的燃烧室通过螺钉安装在所述的本体下部，所述的液氧入口套管通过真空钎焊安装在所述本体的液氧入口通道内，所述的甲烷入口套管通过真空钎焊安装在所述本体的甲烷入口通道内。

进一步，所述的本体在所述的液氧入口通道末端与所述的芯体构成液氧集液环，所述的本体在所述的甲烷入口通道末端与所述的芯体构成甲烷集液环。

进一步，所述的激光火花塞的中心管深入所述的本体和芯体的内部，并与所述的本体和芯体构成液氧蒸发环，所述的火花塞中心管的内部通道为激光光路通道。

进一步，所述的燃烧室与所述的芯体构成火炬室。

进一步，所述的液氧入口套管和甲烷入口套管分别与所述的本体构成液氧通道真空环腔和甲烷通道真空环腔。

进一步，所述的芯体上开设有液氧喷注孔、核心甲烷喷注孔和冷却甲烷喷注孔，所述的液氧喷注孔位于所述的液氧集液环区域，所述的核心甲烷喷注孔和冷却甲烷喷注孔位于所述的甲烷集液环区域，其中，所述的冷却甲烷喷注孔位于所述的核心甲烷喷注孔的下游。

进一步，所述的火花塞中心管上开设有气氧喷注孔，所述的气氧喷注孔位于所述的液氧蒸发环上部。

本发明提供的用于液氧/甲烷发动机的激光火炬点火器，具有如下优点：

(1)相比固体火药点火器仅能一次性工作，激光火花塞的工作次数不受限制，能够满足火箭发动机多次点火启动的使用要求。

(2)相比电火花点火器复杂的电源—电缆—高压变频装置—火花塞系统，采用轻质小型化一体封装的激光火花塞，显著降低了点火器的结构复杂度及结构质量，同时避免了高压电缆等产生的电磁辐射干扰。

(3)液氧/甲烷入口通道采用真空夹套结构设计，有效降低了点火器工作过程中传递给入口通道内低温推进剂的热量，减小了推进剂入口条件的波动变化，提高了点火器工作的可靠性。