【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，属于液体火箭发动机。
技术介绍
1、液氧甲烷火箭发动机具有推进剂资源丰富、可重复使用、成本低、无毒无污染、使用维护方便、综合性能好等优点，近年来国内外已经出现多个以液氧甲烷发动机为主动力的火箭设计方案。由于采用泵压式推进剂供应系统的姿轨控发动机组难以实现恒定脉冲工作，目前火箭姿轨控发动机多采用常规有毒推进剂，通过高压挤压推进剂供应系统进行脉冲工作，该方案缺点是无法与火箭主发动机共用低压推进剂贮箱，需要单独设置高压贮箱和高压挤压气瓶，火箭结构和测发流程均十分复杂，不利于进行航班化航天运输。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，实现泵压式姿轨控发动机脉冲工作的目标，取得主推进发动机和姿轨控发动机共用火箭低压贮箱的效果，达到优化火箭系统结构的目的。
2、本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：
3、一种电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，包括液甲烷贮箱、液氧贮箱、换向阀、电动泵、主推进发动机氧涡轮泵、主推进发动机甲烷涡轮泵、电池、主推进发动机、氧供应管路、甲烷供应管路、姿轨控发动机组、甲烷汽蚀管、氧汽蚀管；换向阀包括第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀，电动泵包括第一电动泵、第二电动泵；
4、采用第一电动泵和第二电动泵对液氧贮箱和液甲烷贮箱中的低压推进剂进行增压，增压后的推进剂经相应氧供应管路和
5、从液氧贮箱和液甲烷贮箱中各引出氧供应管路、甲烷供应管路，对主推进发动机和姿轨控发动机组进行推进剂供应，主推进发动机和姿轨控发动机共用低压贮箱；
6、在主推进发动机二次起动前，通过第一换向阀、第二换向阀可将电动泵增压后的推进剂输入至主推进发动机中，进行主推进发动机循环预冷，预冷完发动机的推进剂可再回到液氧贮箱和液甲烷贮箱；
7、利用主推进发动机工作时氧涡轮泵、甲烷涡轮泵的高转速进行发电，或利用液氧液甲烷低温部位与燃烧室高温部位进行温差发电，为电池充电，电力可驱动电动泵。
8、本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：
9、(1)本专利技术利用电动泵驱动姿轨控发动机组进行脉冲工作或稳定持续工作，提出了一种利用换向阀实现姿轨控发动机脉冲工作的新方案。
10、(2)本专利技术利用电动泵后安装汽蚀管实现换向阀在贮箱和姿轨控发动机组间切换时，只要电动泵出口压力恒定，即使贮箱压力与姿轨控发动机组入口压力不同，也可保持推进剂供应流量恒定。由于推进剂流量恒定，电动泵只需保持转速功率不变即可实现电动泵出口压力恒定。该方法无需实时调节电动泵转速和功率保持电动泵出口推进剂压力和流量保持恒定，大幅降低电动泵设计和控制难度。
11、(3)本专利技术在不增加火箭高压贮箱，不增加其他高压气瓶等辅助装置的情况下，实现主推进发动机和姿轨控发动机共用低压贮箱，主辅动力共用同种推进剂实现主辅动力一体化，简化了箭体结构，优化了测发流程。
12、(4)本专利技术实现了主推进发动机二次起动前可进行循环预冷，减少目前二次起动推进剂预冷排放带来的性能损失。
13、(5)本专利技术实现了主推进发动机工作时进行发电，产生的电力可驱动电动泵、阀门、火花塞及伺服机构等用电装置，也可为箭载电池充电，有利于减小箭载电池的体积。
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1.一种电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，包括液甲烷贮箱(1)、液氧贮箱(2)、换向阀(3)、电动泵(4)、主推进发动机氧涡轮泵(5)、主推进发动机甲烷涡轮泵(6)、电池(7)、主推进发动机(8)、氧供应管路(9)、甲烷供应管路(10)、姿轨控发动机组(11)、甲烷汽蚀管(12)、氧汽蚀管(13)；换向阀(3)包括第一换向阀(3-1)、第二换向阀(3-2)、第三换向阀(3-3)、第四换向阀(3-4)，电动泵(4)包括第一电动泵(4-1)、第二电动泵(4-2)；
2.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，换向阀(3)具备一个入口和两个出口，工作时流体从入口进入，只能从一个出口流出，另一个出口关闭，通过电磁控制可自由选择出口位置。
3.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，电动泵(4)由电机驱动，用于泵送低温液体。
4.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，从液甲烷贮箱(1)底部引出甲烷供应管路(10)与主推进发动机(8)
5.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，从液氧贮箱(2)底部引出氧供应管路(9)与氧涡轮泵(5)入口相连；从液氧贮箱(2)底部引出氧供应管路(9)与第一电动泵(4-1)入口相连；从第一电动泵(4-1)出口引出氧供应管路(9)与第一换向阀(3-1)入口相连；从第一换向阀(3-1)的一个出口引出氧供应管路(9)与氧涡轮泵(5)入口相连；从氧涡轮泵(5)的一个泄出口引出氧供应管路(9)与液氧贮箱(2)入口相连；从第一换向阀(3-1)另一个出口引出氧供应管路(9)与氧汽蚀管(13)入口相连；从氧汽蚀管(13)出口引出氧供应管路(9)与换向阀(3-3)入口相连；从第三换向阀(3-3)一个出口引出氧供应管路(9)与姿轨控发动机组(11)氧入口相连；从第三换向阀(3-3)另一个出口引出氧供应管路(9)与液氧贮箱(2)顶部接口相连。
6.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，通过甲烷涡轮泵(6)和氧涡轮泵(5)发电为电池(7)充电。
7.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，通过电池(7)为第一电动泵(4-1)、第二电动泵(4-2)供电。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，该电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统能够在点火前对主推进发动机(8)进行循环预冷。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，换向阀(3)前安装汽蚀管，可使泵后压力和流量恒定，进入姿轨控发动机的流量恒定可保证姿轨控发动机每一次脉冲工作产生的推力恒定。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，主推进发动机(8)和姿轨控发动机共用低压贮箱。
...【技术特征摘要】
1.一种电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，包括液甲烷贮箱(1)、液氧贮箱(2)、换向阀(3)、电动泵(4)、主推进发动机氧涡轮泵(5)、主推进发动机甲烷涡轮泵(6)、电池(7)、主推进发动机(8)、氧供应管路(9)、甲烷供应管路(10)、姿轨控发动机组(11)、甲烷汽蚀管(12)、氧汽蚀管(13)；换向阀(3)包括第一换向阀(3-1)、第二换向阀(3-2)、第三换向阀(3-3)、第四换向阀(3-4)，电动泵(4)包括第一电动泵(4-1)、第二电动泵(4-2)；
2.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，换向阀(3)具备一个入口和两个出口，工作时流体从入口进入，只能从一个出口流出，另一个出口关闭，通过电磁控制可自由选择出口位置。
3.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，电动泵(4)由电机驱动，用于泵送低温液体。
4.根据权利要求1所述的电动泵压式液氧甲烷火箭主辅动力一体化系统，其特征在于，从液甲烷贮箱(1)底部引出甲烷供应管路(10)与主推进发动机(8)的甲烷涡轮泵(6)入口相连；从液甲烷贮箱(1)底部引出甲烷供应管路(10)与第二电动泵(4-2)入口相连；从第二电动泵(4-2)出口引出甲烷供应管路(10)与第二换向阀(3-2)入口相连；从第二换向阀(3-2)一个出口引出甲烷供应管路(10)与甲烷涡轮泵(6)入口相连；从甲烷涡轮泵(6)一个泄出口引出甲烷供应管路(10)与液甲烷贮箱(1)入口相连；从第二换向阀(3-2)另一个出口引出甲烷供应管路(10)与甲烷汽蚀管(12)入口相连；从甲烷汽蚀管(12)出口引出甲烷供应管路(10)与换向阀(3-4)入口相连；从第四换向阀(3-4)一个出口引出甲烷供应管路(10)与姿轨控发动机组(11)甲烷入口相连；从第四换向阀(3-4)另一个出口引出甲烷供应管路(10)与液甲烷贮箱(1)...
【专利技术属性】
技术研发人员：乔兴伟，穆桐，刘畅，胡程炜，许晓勇，贾泽正，翟辰阳，张箭，石文靓，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：
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