本发明涉及航天器或武器产品系统领域,具体地,涉及恒压挤压式双模式姿轨控动力系统及工作方法;尤其涉及一种配套胺肼混合器的恒压挤压式双模式姿轨控动力系统。
背景技术:
1、由于单、双组元恒压挤压式液体姿轨控动力系统采用恒压控制的方式为发动机提供推进剂,因此能为火箭等航天器的姿态和轨道控制提供相对稳定且准确的推力,使航天器能以预设姿态飞行到预定轨道,完成飞行任务,当前已在航天运载、飞行器及武器的姿轨控推进系统广泛的运用。但恒压挤压式姿轨控动力系统的气路高压模块在使用时需要配备充满高压气体的高压气瓶、装有火药的高压电爆管以及需要精细调试的减压阀;高压气瓶无论是在充气过程还是在充满高压体贮存的过程中,均具有较高的安全隐患且存在气体泄漏造成系统无法正常工作的风险;装有火药的高压电爆管除了具有安全隐患还存在无法正常起爆的风险造成系统无法启动;而减压阀作为保证系统恒压运行的关键组件,需要花费较大精力去调试、测试以及维护。而传统的燃发器增压系统,虽然可以取缔气路高压模块,产生挤压推进剂贮箱的燃气,但不可避免的需要再配备一个装有燃发器燃料的胺肼贮箱,供给燃发器产生燃气;配有传统燃发器的恒压挤压式姿轨控动力系统需要额外再对一个贮箱进行燃料加注工作,额外的贮箱会增加系统长期贮存的风险点,将带来额外的操作安全隐患和其它贮存泄露风险。现有方案如下,专利cn106564623b涉及一种小型卫星液化气恒压推进系统及方法,专利cn114291299b涉及一种固液双模式姿轨控动力系统及其控制方法,目前现有专利均未能解决上述问题。
2、因此传统恒压挤压式姿轨控动力系统的气路高压模块具有较大安全隐患同时需要花费较大精力去测试维护;而配有传统燃发器的恒压挤压式姿轨控动力系统需要额增加一个胺肼贮箱,将额外增加操作安全风险和贮存泄漏风险。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种恒压挤压式双模式姿轨控动力系统及工作方法。
2、根据本发明提供的一种恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,包括:恒压燃气生成模块、低压气路模块、推进剂加注与泄出模块、低压液路模块以及发动机;
3、所述推进剂加注与泄出模块包括四氧化二氮液路和肼液路,所述低压气路模块连接四氧化二氮液路和肼液路,所述四氧化二氮液路和肼液路连接所述低压液路模块,所述低压液路模块和所述低压气路模块连接所述发动机,所述恒压燃气生成模块连接所述肼液路和所述低压气路模块。
4、优选地,所述恒压燃气生成模块包括:胺肼混合器、燃发器、电池组、驱动控制器、电机以及泵;
5、所述电池组、所述驱动控制器、所述电机以及所述泵依次连接,所述泵连接所述胺肼混合器,所述胺肼混合器连接所述燃发器,所述燃发器连接所述低压气路模块。
6、优选地,所述低压气路模块包括:启动器、低压传感器、安全阀以及第三测试口;
7、所述启动器、所述低压传感器、所述安全阀以及所述第三测试口通过所述低压气路模块的连接导管连接。
8、优选地,所述四氧化二氮液路包括:四氧化二氮贮箱、第一破裂膜片以及第一加注阀;
9、所述低压气路模块连接所述四氧化二氮贮箱,所述四氧化二氮贮箱连接所述第一破裂膜片和所述第一加注阀,所述第一破裂膜片连接所述发动机。
10、优选地,所述肼液路包括:肼贮箱、第二破裂膜片以及第二加注阀;
11、所述低压气路模块连接所述肼贮箱,所述肼贮箱连接所述第二破裂膜片和所述第二加注阀,所述第二破裂膜片连接所述发动机和所述泵。
12、优选地,所述低压液路模块包括:第一测试口和第二测试口;
13、所述发动机连接所述第一测试口和所述第二测试口,所述第二测试口连接所述肼液路。
14、优选地,所述第一测试口和所述第二测试口安装压力传感器;
15、所述恒压燃气生成模块的燃发器安装单向阀;
16、所述发动机设置有电磁阀。
17、优选地,所述恒压燃气生成模块、所述低压气路模块、所述推进剂加注与泄出模块、所述低压液路模块以及所述发动机均连接热控组件和电缆组件。
18、优选地,所述电缆组件包括:控制电缆和遥测电缆;
19、所述控制电缆连接恒压燃气生成模块的驱动控制器、低压气路模块的启动器以及发动机的电磁阀;
20、所述遥测电缆连接压力传感器。
21、优选地,所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统的工作方法如下:
22、在四氧化二氮贮箱和肼贮箱加注前通过第一测试口、第二测试口、第三测试口、第一加注阀以及第二加注阀完成整个系统的气密性测试;
23、系统运行前采用堵头组件将第一测试口、第二测试口、第三测试口、第一加注阀以及第二加注阀完全堵死,根据任务要求,在试车试验时,在第一测试口、第二测试口通过压力传感器监测四氧化二氮液路和肼液路压力;
24、四氧化二氮贮箱和肼贮箱已通过第一加注阀和第二加注阀采用抽真空加注的形式加注四氧化二氮和肼;
25、电缆组件通过低压气路模块的启动器、恒压燃气生成模块的驱动控制器、发动机的电磁阀以及压力传感器完成电性能测试;
26、系统启动时,由控制电缆传递信号给低压气路模块启动器,启动器接受信号后开始工作,对低压气路模块增压,低压气路模块的气体挤压四氧化二氮贮箱和肼贮箱,使四氧化二氮贮箱和肼贮箱压力增大将第一破裂膜片和第二破裂膜片挤破,四氧化二氮和肼推进剂填充到下游液路管中;
27、恒压燃气生成模块的驱动控制器接受到控制电缆传递的信号后,控制电机、泵工作并逐渐增压出口稳定至压力p1,将下游液路管的肼提供至胺肼混合器前,肼推进剂通过胺肼混合器进行混合形成胺肼推进剂进入燃发器,燃发器将部分胺肼推进剂进行催化分解产生恒压的燃气,用于挤压四氧化二氮贮箱和肼贮箱、给发动机供应推进剂以及用于发动机电磁阀的启动;
28、当发动机停止工作时,燃发器出口压力升高至单向阀的关闭压力p3时单向阀关闭,燃发器停止工作,下游锁闭;
29、当发动机工作时,下游压力降低至单向阀的打开压力p2时单向阀打开,燃发器工作增压;
30、下游压力维持在p2-p3之间;
31、低压气路模块持续挤压肼贮箱为恒压燃气生成模块供给肼推进剂,恒压燃气生成模块也通过燃发器持续为低压气路模块供给恒压燃气,实现自循环直至任务结束;
32、低压气路模块和恒压燃气生成模块建立自循环后,在低压气路模块恒定压力作用下,四氧化二氮贮箱和肼贮箱持续将四氧化二氮和肼推进剂供给至发动机电磁阀前,电磁阀接受控制电缆信号后通过恒压燃气实现四氧化二氮液路和肼液路的同时启闭,将部分四氧化二氮和肼推进剂传送至发动机推力室发生反应,从而产生恒定推力直至任务结束,系统运行完毕。
33、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
34、1、本技术无需采用传统双组元恒压挤压式姿轨控动力系统的高压气瓶、电爆阀及减压阀等组件,去除了传统燃气增压系统的燃发器贮箱,在保证贮箱挤压燃气的压力稳定的同时,实现了对燃料贮箱的双模式控制;
35、2、本技术无需进行高压气瓶充气、电爆管安装等具有较高危险隐患的操作,也无需花费精力去维护额外的贮箱,提高了客户的使用安全性,减少了系统重量,可满足更苛刻的使用条件。
1.一种恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,包括:恒压燃气生成模块、低压气路模块、推进剂加注与泄出模块、低压液路模块以及发动机(10);
2.根据权利要求1所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述恒压燃气生成模块包括:胺肼混合器(2)、燃发器(3)、电池组(11)、驱动控制器(12)、电机(13)以及泵(14);
3.根据权利要求1所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述低压气路模块包括:启动器(1)、低压传感器(4)、安全阀(5)以及第三测试口(803);
4.根据权利要求1所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述四氧化二氮液路包括:四氧化二氮贮箱(601)、第一破裂膜片(701)以及第一加注阀(901);
5.根据权利要求2所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述肼液路包括:肼贮箱(602)、第二破裂膜片(702)以及第二加注阀(902);
6.根据权利要求1所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述低压液路模块包括:第一测试口(801)和第二测试口(802);
7.根据权利要求6所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于:所述第一测试口(801)和所述第二测试口(802)安装压力传感器;
8.根据权利要求7所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于:所述恒压燃气生成模块、所述低压气路模块、所述推进剂加注与泄出模块、所述低压液路模块以及所述发动机(10)均连接热控组件和电缆组件。
9.根据权利要求8所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统,其特征在于,所述电缆组件包括:控制电缆和遥测电缆;
10.一种权利要求1-9任一项所述恒压挤压式双模式姿轨控动力系统的工作方法,其特征在于,包括:恒压燃气生成模块、低压气路模块、推进剂加注与泄出模块、低压液路模块、电缆组件以及发动机(10);
