[发明专利]固液混合发动机多次启动点火方法及装置

说明书

为克服现有的基于烟火药点火的固液混合发动机多次启动装置需要配备额外的控制系统控制氧化剂通断的缺点，本发明提出一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。本发明在氧化剂管路与发动机燃烧室之间接入活塞式阀门，按照设定时序分别利用不同的点火器产生的燃气推动活塞式阀门的活塞多次往复作动，控制活塞式阀门的多次启/闭，以对氧化剂多次供给/切断，实现发动机多次点火启动/关机。本发明无须设置额外的氧化剂阀门及相应的控制系统，便能可靠地实现多次启动，简化了系统结构。

技术领域

本发明属于火箭发动机技术领域，具体涉及一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。

背景技术

固液混合发动机一般指采用液体氧化剂与固体燃料作为推进剂的飞行器动力装置，具有结构简单、安全可靠性高、绿色环保、可实现多次启动和推力调节等优点，可应用于探空火箭、小型运载火箭、亚轨道飞行器及载人飞船等。

多次启动是固液混合发动机进行能量管理的重要内容，其实现形式为：当发动机需要关机时，关闭氧化剂阀门，发动机因固体燃料不能自持燃烧而关机，当需要再次开机时，一般要求在打开氧化剂阀门的同时提供点火源以实现发动机的再次启动。多次启动往往有着一定的次数要求，因此可靠的氧化剂通断阀门和多次点火装置是实现发动机多次启动的重要前提。对于多次点火装置而言，目前国内外常采用的多次点火方式主要有火炬点火、催化点火和烟火药点火等。

发明专利202110753466.9公开了一种固液混合发动机多次启动点火器及方法，其包括燃料进气连接管、氧化剂腔、连接环、氧化剂进气连接管、燃烧室、入口燃料腔、出口燃料腔和喷管。燃料从燃料进气连接管进入，通过燃料腔的切向旋流进气喷嘴流入燃料腔并产生旋流，再经过燃料腔锥形孔加速后流入氧化剂腔后端的等径通孔内。氧化剂从氧化剂进气连接管进入氧化剂腔外侧的环形槽内，然后通过切向旋流进气喷嘴流入氧化剂腔并产生旋流，经过中段锥形孔进行加速后流出氧化剂腔并与燃料气体预混合，预混的富氧燃气流入燃烧室内。燃烧室安装有耐高温火花塞，火花塞将导线输入的脉冲高压电释放，产生电火花点燃燃烧室内的富氧燃气，被点燃的富氧燃气经喷管排出后对发动机进行点火。该发明能够可靠地实现多次点火，点火器燃烧产物清洁且启动振动小，但该点火器所需配套设备较多：燃料及氧化剂需要额外的储箱存储、燃料和氧化剂管路需配单独的控制阀和单向阀、火花塞也需配点火电源，此外还需多路控制器进行控制。这导致了整个点火系统体积较大、结构冗杂的缺点。

发明专利201610080532.X公开了一种固液点火发动机多次催化启动主发动机方法及其点火控制装置，其包括催化点火发动机、主发动机、导焰管、安装套、过氧化氢供给主管路、催化点火发动机供给管路和主发动机供给管路。过氧化氢通过催化点火发动机供给管路流入催化点火发动机后，在催化床的作用下分解成水和氧气并释放出大量热量，其产生的高温富氧混合物与药柱反应生成高温高压燃气，高温高压燃气通过导焰管进入主发动机前燃室，对提前通入主发动机内的过氧化氢进行催化分解，催化分解所产生的高温燃气启动主发动机。该发明能够可靠地实现主发动机的多次启动，但存在点火延迟时间长、催化剂成本高及安全性较低等问题，且氧化剂供给管路复杂，需配有多路控制系统进行控制。

发明专利201910546785.5公开了一种固液混合发动机地面试车多次启动与推力调节装置及方法，其包括氧化剂供给系统、流量调节系统、固液混合发动机和单片机控制系统。该发明在发动机头部设有多个带爆破片的烟火式点火器用于实现多次点火，点火器结构简单且操作方便，但需要在发动机头部预留多个点火孔，对发动机的结构强度和密封性能提出了较高要求，且需要额外的控制系统控制氧化剂的通断。

发明内容

为克服现有的基于烟火药点火的固液混合发动机多次启动装置需要配备额外的控制系统控制氧化剂通断的缺点，本发明提出一种固液混合发动机多次启动点火方法及装置。

本发明解决的技术方案是：