【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及火箭发动机设备，尤其涉及一种液体火箭发动机及液体火箭。
技术介绍
1、运载火箭的主动力装置一般选用液体火箭发动机。由于液体火箭发动机组成复杂，研制难度大，考虑可靠性等因素，一般设计成固定推力。随着运载火箭回收和可重复使用的需求加深，推力可调节成为液体火箭发动机的必备能力。
2、目前采用燃气发生器循环方式的液体火箭发动机中，调节阀的数量会较多，导致发动机重量增大，且多个流量调节阀的控制过程复杂，整体可靠性也会降低。另外，目前调节阀的调节多采用永磁式电机，当需改变调节阀的阀芯开度时，永磁式电机需较大的电流克服内部磁场力，从而改变转子位置，功率消耗较大。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种液体火箭发动机及液体火箭，用以解决现有技术中液体火箭发动机实现推力调节需要设置的调节阀数量多，控制复杂，可靠性低且调节阀调节过程电机功率消耗大的缺陷。
2、第一方面，本专利技术提供一种液体火箭发动机，包括：推力室、燃气发生器、涡轮泵、燃气调节阀、控制器及反应式步进电机；
3、所述涡轮泵包括燃料泵、氧化剂泵及涡轮，所述燃料泵的出口和所述氧化剂泵的出口分别与所述推力室和所述燃气发生器均连通；
4、所述燃气发生器具有第一燃气通路及第二燃气通路，所述第一燃气通路与所述涡轮相连，所述第二燃气通路用于连通外部大气，所述燃气调节阀安装于所述第二燃气通路；
5、所述反应式步进电机通过传动机构与所述燃气调节阀的阀芯相连，所述控制器与所述反应式步进
6、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和齿条，所述第二齿轮与所述第一齿轮结构相同，所述第一齿轮与所述反应式步进电机的输出轴刚性连接，所述第二齿轮通过扭簧连接于所述第一齿轮的侧面，所述扭簧用于使所述第二齿轮的第二齿与所述第一齿轮的第一齿沿圆周方向错位设置；所述齿条分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述齿条的端部与所述阀芯相连。
7、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述传动机构还包括限位装置，所述限位装置设置于所述第二齿轮背向所述第一齿轮的一侧，用于对所述第二齿轮的轴向限位；
8、和/或，所述传动机构还包括与所述控制器电连接的线位移传感器，所述线位移传感器与所述阀芯或者所述齿条相连，用于检测所述燃气调节阀的阀芯开度。
9、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述反应式步进电机的输出轴经减速齿轮副与所述第一齿轮相连，所述减速齿轮副内置于所述反应式步进电机，且所述减速齿轮副的减速比为20：1～40：1。
10、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述控制器的设定控制频率为500hz～800hz，且所述反应式步进电机的通电时序为四相四拍。
11、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述燃料泵、所述氧化剂泵和所述涡轮同轴设置；
12、和/或，所述涡轮为冲击式涡轮。
13、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述燃料泵通过第一三通管与所述燃气发生器和所述推力室连通；
14、和/或，所述氧化剂泵通过第二三通管与所述燃气发生器和所述推力室连通。
15、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，还包括排气喷管，所述排气喷管分别与所述第二燃气通路的出口和所述涡轮泵的燃气输出端相连，所述排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大。
16、根据本专利技术提供的一种液体火箭发动机，所述第二燃气通路的出口连接有第一排气喷管，所述第一排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大；和/或，所述涡轮泵的燃气输出端设有第二排气喷管，所述第二排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大。
17、第二方面，本专利技术还提供一种液体火箭，其包括箭体及如第一方面所述的液体火箭发动机，所述液体火箭发动机安装于所述箭体。
18、本专利技术提供的液体火箭发动机及液体火箭，燃气发生器的下游增设第二燃气通路，在第二燃气通路上设置一个燃气调节阀，控制器通过控制反应式步进电机经由传动机构控制燃气调节阀的阀芯开度，从而控制进入涡轮泵的燃气流量，调节涡轮泵的功率，从而实现推力调节，该推力调节过程中仅涉及一个燃气调节阀，相比于传统液体火箭发动机，减少调节阀的设置数量，降低发动机复杂程度，有助于降低制造成本；调控过程不涉及调节阀间的耦合，无须设置复杂的解耦控制逻辑，控制简单，可靠性高。其中，采用反应式步进电机，在较小的电流下即可产生较大的输出力矩，所需功率较小，产生的热量较少。另外，反应式步进电机的转子本身不具有磁性，在电机改变当前运行状态时，仅需克服电机转子本身的转动惯量，无需克服磁力，因此，保证电机在启停瞬间依然可保持较大的输出力矩裕度，提高控制的可靠性。
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1.一种液体火箭发动机，其特征在于，包括：推力室、燃气发生器、涡轮泵、燃气调节阀、控制器及反应式步进电机；
2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和齿条，所述第二齿轮与所述第一齿轮结构相同，所述第一齿轮与所述反应式步进电机的输出轴刚性连接，所述第二齿轮通过扭簧连接于所述第一齿轮的侧面，所述扭簧用于使所述第二齿轮的第二齿与所述第一齿轮的第一齿沿圆周方向错位设置；所述齿条分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述齿条的端部与所述阀芯相连。
3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述传动机构还包括限位装置，所述限位装置设置于所述第二齿轮背向所述第一齿轮的一侧，用于对所述第二齿轮的轴向限位；
4.根据权利要求2所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述反应式步进电机的输出轴经减速齿轮副与所述第一齿轮相连，所述减速齿轮副内置于所述反应式步进电机，且所述减速齿轮副的减速比为20：1～40：1。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述控制器的设定控制频率为50
6.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述燃料泵、所述氧化剂泵和所述涡轮同轴设置；
7.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述燃料泵通过第一三通管与所述燃气发生器和所述推力室连通；
8.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，还包括排气喷管，所述排气喷管分别与所述第二燃气通路的出口和所述涡轮泵的燃气输出端相连，所述排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大。
9.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述第二燃气通路的出口连接有第一排气喷管，所述第一排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大；和/或，所述涡轮泵的燃气输出端设有第二排气喷管，所述第二排气喷管的管径沿着流体的流向先减小后增大。
10.一种液体火箭，其特征在于，包括箭体及如权利要求1至9任一项所述的液体火箭发动机，所述液体火箭发动机安装于所述箭体。
...【技术特征摘要】
1.一种液体火箭发动机，其特征在于，包括：推力室、燃气发生器、涡轮泵、燃气调节阀、控制器及反应式步进电机；
2.根据权利要求1所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述传动机构包括第一齿轮、第二齿轮和齿条，所述第二齿轮与所述第一齿轮结构相同，所述第一齿轮与所述反应式步进电机的输出轴刚性连接，所述第二齿轮通过扭簧连接于所述第一齿轮的侧面，所述扭簧用于使所述第二齿轮的第二齿与所述第一齿轮的第一齿沿圆周方向错位设置；所述齿条分别与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合，所述齿条的端部与所述阀芯相连。
3.根据权利要求2所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述传动机构还包括限位装置，所述限位装置设置于所述第二齿轮背向所述第一齿轮的一侧，用于对所述第二齿轮的轴向限位；
4.根据权利要求2所述的液体火箭发动机，其特征在于，所述反应式步进电机的输出轴经减速齿轮副与所述第一齿轮相连，所述减速齿轮副内置于所述反应式步进电机，且所述减速齿轮副的减速比为20：1～40：1。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的液体...
【专利技术属性】
技术研发人员：王敏杰，梁光夏，吴洋洲，刘百奇，何建华，刘建设，
申请(专利权)人：北京星河动力装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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