[发明专利]一种液氧甲烷发动机及其多次点火方法在审

专利信息
申请号: 202211436283.5 申请日: 2022-11-16
公开(公告)号: CN115853668A 公开(公告)日: 2023-03-28
发明(设计)人: 高玉闪;邢理想;李春红;武晓欣;张航;马键;陈文;贾洁羽 申请(专利权)人: 西安航天动力研究所
主分类号: F02K9/46 分类号: F02K9/46;F02K9/95
代理公司: 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 代理人: 冯素玲
地址: 710100 陕西*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 液氧 甲烷 发动机 及其 多次 点火 方法
【说明书】:

发明涉及一种液体发动机及其点火方法,具体涉及一种液氧甲烷发动机及其多次点火方法,为解决现有技术中存在的火药多次点火时需要更换药柱或安装多套火药点火器,不利于重复使用,以及电火炬式点火供气系统复杂的不足之处。本发明一种液氧甲烷发动机,包括设置在推力室的推力室等离子体点火器、设置在燃气发生器上的发生器等离子体点火器,以及电源;所述推力室等离子体点火器和发生器等离子体点火器均设置有气体入口,用于连接高压气源;一种液氧甲烷发动机的多次点火方法,利用等离子体点火对推力室和燃气发生器进行点火,可以改善燃烧环境、提高燃烧速度,起到辅助燃烧和火焰维持的功能。

技术领域

本发明涉及一种液体发动机及其点火方法,具体涉及一种液氧甲烷发动机及其多次点火方法。

背景技术

液体火箭发动机作为未来可重复使用主动力,有着良好的使用前景,液氧液甲烷为液体发动机主要使用的氧化剂和燃料。为实现液氧甲烷液体火箭发动机(以下简称液氧甲烷发动机)重复使用、状态检测和使用维护简便等技术要求,首先液氧甲烷发动机要具备重复使用能力,可重复点火是其实现快捷重复使用能力的关键。

目前国内外液氧甲烷发动机点火多采用多发火药点火、电火炬式点火等方式实现多次点火。火药多次点火时需要更换药柱或安装多套火药点火器,不利于重复使用;电火炬式点火可实现多次重复点火,但需要供应氧化剂和燃料气源,供气系统结构复杂。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中火药多次点火时需要更换药柱或安装多套火药点火器,不利于重复使用,而电火炬式点火需要供应氧化剂和燃料气源,供气系统结构复杂的不足之处,而提供一种液氧甲烷发动机及其多次点火方法。

为实现上述目的,本发明提供的技术解决方案如下:

一种液氧甲烷发动机,其特殊之处在于:包括燃料泵、氧泵、涡轮、燃气发生器以及推力室,燃气发生器和推力室均连接燃料泵和氧泵,用于泵入燃料和液氧,其对应管路上分别设置有燃料阀和氧阀,所述涡轮和燃料泵、氧泵同轴连接;所述推力室上设置有推力室等离子体点火器、燃气发生器上设置有发生器等离子体点火器,推力室等离子体点火器和发生器等离子体点火器均连接有电源;

所述推力室等离子体点火器和发生器等离子体点火器均设置有气体入口,用于连接高压气源,所述高压气源用于提供气体工质,气体入口处设置有限流孔板;所述电源为推力室等离子体点火器和发生器等离子体点火器的启动和维持提供电能,并且用于检测电弧的工作状态。

进一步地,所述高压气源为液体发动机的控制吹除气源。

同时,还提供上述一种上述液氧甲烷发动机的多次点火方法,其特殊之处在于,包括以下步骤:

S1.打开推力室等离子体点火器,形成稳定火焰;

S2.控制燃料和液氧进入推力室燃烧室,通过推力室等离子体点火器的火焰将其点燃,产生高温燃气,经推力室喷管喷出;

所述推力室等离子体点火器的气体入口压力≥推力室燃烧室的稳态压力;

S3.打开发生器等离子体点火器,形成稳定火焰;

S4.控制燃料和液氧进入燃气发生器燃烧室,发生器等离子体点火器的火焰将其点燃,产生高温燃气驱动涡轮运动,涡轮带动同轴连接的氧泵和燃料泵高速旋转,对进入推力室燃烧室和燃气发生器燃烧室的燃料和液氧进行增压,推力室燃烧室压力增加,产生高温高压燃气经推力室喷管喷出,完成一次点火;

所述发生器等离子体点火器的气体入口压力≥燃气发生器燃烧室的稳态压力。

S5.重复S1-S4,进行多次点火,直至完成点火。

进一步地,S1具体为:

S1.1.控制气体工质进入推力室等离子体点火器,在推力室等离子体点火器的两个电极间形成稳定的冷气流场;

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