一种空间发动机热控结构及空间发动机制造技术

本发明专利技术公开一种空间发动机热控结构及空间发动机，涉及热控装置技术领域，以解决加热不均匀导致热控功耗偏大的问题。空间发动机热控结构包括：第一双回路加热器和第二双回路加热器均设于喷注盘上，且相对设置，第一双回路加热器设有第一加热丝和第二加热丝，第二双回路加热器设有第三加热丝和第四加热丝；第一单回路加热器和第二单回路加热器均设于法兰盘上，二者均紧贴氧化剂控制阀设置；第一单回路加热器与第一加热丝形成的第一串联支路，与第三加热丝并联形成主份加热回路；第二单回路加热器与第四加热丝串联，形成的第二串联支路与第二加热丝并联形成备份加热回路。主、备份加热回路均可使整个喷注盘和控制阀均受热且温度均衡，节省加热功耗。节省加热功耗。节省加热功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种空间发动机热控结构及空间发动机


[0001]本专利技术涉及热控装置
，具体涉及一种空间发动机热控结构及空间发动机。

技术介绍

[0002]采用四氧化二氮/甲基肼组合推进剂的双组元空间发动机，燃料甲基肼冰点为
‑
52.5℃，氧化剂四氧化二氮冰点为
‑
13.6℃。由于空间发动机处于空间深冷环境，受推进剂冰点影响，发动机起动过程中，进入发动机头部的推进剂与头部低温金属结构进行热交换从而迅速降温，一旦推进剂温度降至冰点及以下，会引起局部冻结或结冰，造成发动机推进剂流道或喷注孔局部堵塞，导致推力下降或局部流量偏离，甚至引起发动机身部烧蚀等功能性故障。为了防止因温度过低而导致的故障，需采用电加热器对发动机头部进行主动加热，用热敏电阻监测头部温度并控制加热器的通、断电状态，使发动机头部温度保持在推进剂可靠工作的范围内。
[0003]此外，发动机长时间点火关机后的热返浸过程中，身部高温向头部低温区进行热传导，因此发动机头部需采用隔热框结构，增大(与身部对接的)喷注盘至(与电磁阀对接的)法兰盘之间的热阻，避免发动机热返浸造成电磁阀内非金属件高温变形，导致其功能失效。
[0004]目前的空间发动机主动热控结构一般采用主、备两条加热回路，使热控结构具有一定的故障冗余能力，且主、备加热回路均仅采用一片电加热器，分别设置在需要重点控温的头部喷注盘两侧以及法兰盘上氧化剂控制阀阀体外壁处，并互为备份。在这种热控结构下，当加热器的主份加热回路通电工作后，喷注盘上的加热器仅单侧用于主份加热回路的加热器升温，喷注盘上另一侧用于备份加热回路的加热器不工作，此时喷注盘的两侧、喷注盘与法兰盘结构间的温度分布梯度较大，加热不均匀，为保证推进剂流道内温度最低区域的温度可靠，则需要大幅提高电加热器功率，导致实际热控功耗偏大。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种空间发动机热控结构及空间发动机，用于提高空间发动机头部法兰盘结构处加热温度的均匀性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种空间发动机热控结构，包括：第一双回路加热器、第二双回路加热器、第一单回路加热器和第二单回路加热器；
[0008]其中，第一双回路加热器和第二双回路加热器均设置于喷注盘上靠近法兰盘的一侧且相对设置，第一双回路加热器设置有第一加热丝和第二加热丝，第二双回路加热器设置有第三加热丝和第四加热丝；
[0009]第一单回路加热器和第二单回路加热器均设置于法兰盘上，且紧贴氧化剂控制阀外壁；
[0010]第一单回路加热器与第一加热丝串联形成第一串联支路，第一串联支路与第三加热丝并联形成主份加热回路；
[0011]第二单回路加热器与第四加热丝串联形成第二串联支路，第二串联支路与第二加热丝并联形成备份加热回路，或者第二单回路加热器与第二加热丝串联形成第二串联支路，第二串联支路与第四加热丝并联形成备份加热回路。
[0012]可选地，上述空间发动机热控结构中，第一双回路加热器包括：
[0013]第一壳体，第一壳体紧贴喷注盘，第一加热丝和第二加热丝均设置于第一壳体内，且第一加热丝和第二加热丝的周围填充有导热材料；
[0014]第一主份回路端口，第一主份回路端口设置于第一壳体上，第一主份回路端口与第一加热丝电路连通，第一加热丝通过第一主份回路端口与第一单回路加热器串联形成第一串联支路；
[0015]第一备份回路端口，第一备份回路端口设置于第一壳体上，第一备份回路端口与第二加热丝电路连通，第二加热丝通过第一备份回路端口与第二单回路加热器串联形成第二串联支路。
[0016]可选地，上述空间发动机热控结构中，第一壳体与喷注盘通过第一紧固部件固定，或者第一壳体与喷注盘粘接，或者第一壳体与喷注盘焊接为一体结构。
[0017]可选地，上述空间发动机热控结构中，第二双回路加热器包括：
[0018]第二壳体，第二壳体紧贴喷注盘，第三加热丝和第四加热丝均设置于第二壳体内，且第三加热丝和第四加热丝的周围填充有导热材料；
[0019]第二主份回路端口，第二主份回路端口设置于第二壳体上，第二主份回路端口与第三加热丝电路连通，第三加热丝通过第二主份回路端口与第一串联支路并联；
[0020]第二备份回路端口，第二备份回路端口设置于第二壳体上，第二备份回路端口与第四加热丝电路连通，第四加热丝通过第二备份回路端口与第二串联支路并联。
[0021]可选地，上述空间发动机热控结构中，第二壳体与喷注盘通过第二紧固部件固定，或者第二壳体与喷注盘粘接，或者第二壳体与喷注盘焊接为一体结构。
[0022]可选地，上述空间发动机热控结构中，还包括感温部件，第一双回路加热器和第二双回路加热器之间设置有一个或者多个感温部件，用于监测第一双回路加热器和第二双回路加热器的温度。
[0023]可选地，上述空间发动机热控结构中，感温部件为热敏电阻或者热电偶。
[0024]可选地，上述空间发动机热控结构中，第二双回路加热器与第一双回路加热器均半环抱隔热框设置，且第二双回路加热器与第一双回路加热器相对于隔热框对称放置。
[0025]可选地，上述空间发动机热控结构中，主份加热回路和备份加热回路均包括：引线、插针和插孔；
[0026]其中，主份加热回路和备份加热回路的线路均通过引线连接；
[0027]插针焊接于引线上；
[0028]插孔焊接于引线上，插孔与插针的插接配合，用于相邻引线之间的连接。
[0029]第二方面，本专利技术还提供的一种空间发动机，包括发动机身部、发动机头部和热控结构，热控结构为上述任一项的空间发动机热控结构。
[0030]与现有技术相比，采用上述技术方案时，第一双回路加热器和第二双回路加热器
均设置于喷注盘上且相对设置，法兰盘上的紧贴氧化剂控制阀外壁设置有第一单回路加热器和第二单回路加热器，通过电路连接形成主份加热回路和备份加热回路，两条加热回路之间相互独立且互不干扰。由于空间发动机需要长期在轨，工作持续时间长且处于低温深冷的工作环境，将主份加热回路和备份加热回路分别连接完成后，首先对主份加热回路进行通电，主份加热回路上的第一双回路加热器、第二双回路加热器和第一单回路加热器均发热，为整个喷注盘与法兰盘同时提供热量；当主份加热回路出现故障后，主份加热回路为空间发动机提供的加热温度无法满足工作需要时，切换至备份加热回路，然后对备份加热回路进行通电，此时，备份加热回路上的第一双回路加热器、第二双回路加热器和第二单回路加热器也均发热，主份加热回路与备份加热回路这两个独立加热回路均可以实现对整个喷注盘的均匀加热以及法兰盘上氧化剂控制阀的加热，提高了热控温度的均匀性，节省了热控功耗。
附图说明
[0031]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间发动机热控结构，其特征在于，包括第一双回路加热器、第二双回路加热器、第一单回路加热器和第二单回路加热器；其中，第一双回路加热器和第二双回路加热器均设置于喷注盘上靠近法兰盘的一侧且相对设置，所述第一双回路加热器设置有第一加热丝和第二加热丝，所述第二双回路加热器设置有第三加热丝和第四加热丝；所述第一单回路加热器和所述第二单回路加热器均设置于所述法兰盘上，且紧贴氧化剂控制阀外壁；所述第一单回路加热器与所述第一加热丝串联形成第一串联支路，所述第一串联支路与所述第三加热丝并联形成主份加热回路；所述第二单回路加热器与所述第四加热丝串联形成第二串联支路，所述第二串联支路与所述第二加热丝并联形成备份加热回路，或者所述第二单回路加热器与所述第二加热丝串联形成第二串联支路，所述第二串联支路与所述第四加热丝并联形成备份加热回路。2.根据权利要求1所述的空间发动机热控结构，其特征在于，所述第一双回路加热器包括：第一壳体，所述第一壳体紧贴所述喷注盘，所述第一加热丝和所述第二加热丝均设置于所述第一壳体内，且所述第一加热丝和所述第二加热丝的周围填充有导热材料；第一主份回路端口，所述第一主份回路端口设置于所述第一壳体上，所述第一主份回路端口与所述第一加热丝电路连通，所述第一加热丝通过所述第一主份回路端口与所述第一单回路加热器串联形成所述第一串联支路；第一备份回路端口，所述第一备份回路端口设置于所述第一壳体上，所述第一备份回路端口与所述第二加热丝电路连通，所述第二加热丝通过所述第一备份回路端口与所述第二单回路加热器串联形成所述第二串联支路。3.根据权利要求2所述的空间发动机热控结构，其特征在于，所述第一壳体与所述喷注盘通过第一紧固部件固定，或者所述第一壳体与所述喷注盘粘接固定，或者所述第一壳体与所述喷注盘焊接固定。4.根据权利要求1所述的空间发动机热控结构，其特征在于，所述第二双回路加热器包括：第二壳体，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘茹，程晓军，刘晓伟，马化杰，常小庆，邹宇，石腾，
申请(专利权)人：西安航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：