一种双分体膨胀循环发动机系统的制作方法

本技术涉及火箭发动机领域，具体涉及一种双分体膨胀循环发动机系统。

背景技术：

1、液体火箭发动机在现代航天产业中被广泛应用。相比于固体火箭发动机，液体火箭发动机具有高比冲、大推力、容易控制和高稳定性等特点，此外，液体火箭发动机对于可回收的航天器是唯一可行的选择。尤其是火箭上面级发动机和探空探测器的主发动机，更需要具备高比冲、多次启动、深度变推、可重复使用等特点。通常，上面级发动机采用的是氢氧闭式膨胀循环发动机。氢氧闭式膨胀循环发动机具有较高的真空比冲和较好的可复用性，但是由于液氢和液氧的物性差距较大，对同轴的涡轮泵的结构和密封要求较高，且受限于膨胀循环的特性，发动机的推力增长受限。与此同时，液氢燃料也不易获得，成本较高。

2、为降低对涡轮泵密封性的要求、简化涡轮泵的密封结构，设计一种双分体膨胀循环发动机系统显得尤为重要。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种双分体膨胀循环发动机系统。

2、本实用新型提供一种双分体膨胀循环发动机系统，包括：燃料供应系统和氧化剂供应系统；

3、其中，所述燃料供应系统包括燃泵和燃涡轮，所述燃泵连接燃料贮箱，并通过第一燃料管路与推力室头腔连接以提供燃料；所述燃泵通过第二燃料管路与推力室第一冷却夹套入口连接，燃料流经所述推力室第一冷却夹套对所述推力室进行冷却并被汽化；所述燃涡轮入口通过第一气体燃料支路连接所述推力室第一冷却夹套出口，汽化的燃料进入所述燃涡轮，驱动其旋转，以使其带动燃泵转动以对燃料进行加压；所述氧化剂供应系统包括氧泵和氧涡轮，所述氧泵连接氧化剂贮箱，并通过第一氧化剂管路与所述推力室头腔连接以提供氧化剂；所述氧泵通过第二氧化剂管路与推力室第二冷却夹套入口连接，氧化剂流经所述推力室第二冷却夹套对所述推力室进行冷却并被汽化；所述氧涡轮入口通过第一气体氧化剂支路连接所述推力室第二冷却夹套出口，汽化的氧化剂进入所述氧涡轮，驱动其旋转，以使其带动氧泵转动以对氧化剂进行加压。

4、根据本实用新型的一个实施例，所述燃泵包括第一燃泵和第二燃泵；所述第一燃泵用于连接所述第一燃料管路，所述第二燃泵用于连接所述第二燃料管路；所述氧泵包括第一氧泵和第二氧泵；所述第一氧泵用于连接所述第一氧化剂管路，所述第二氧泵用于连接所述第二氧化剂管路。

5、根据本实用新型的一个实施例，所述推力室头腔包括液体燃料头腔、气体燃料头腔、液体氧化剂头腔和气体氧化剂头腔；所述液体燃料头腔与所述第一燃料管路连接，所述气体燃料头腔与所述燃涡轮出口连接；所述液体氧化剂头腔与所述第一氧化剂管路连接，所述气体氧化剂头腔与所述氧涡轮出口连接；所述推力室头腔中的推进剂被喷注至燃烧室用于燃烧。

6、根据本实用新型的一个实施例，所述推力室第一冷却夹套出口通过第二气体燃料支路与所述燃料贮箱入口连接，汽化的燃料通过所述第二气体燃料支路进入所述燃料贮箱，以对所述燃料贮箱内的燃料进行加压；所述推力室第二冷却夹套出口通过第二气体氧化剂支路与所述氧化剂贮箱入口连接，汽化的氧化剂通过所述第二气体氧化剂支路进入所述氧化剂贮箱，以对所述氧化剂贮箱内的氧化剂进行加压。

7、根据本实用新型的一个实施例，所述推力室第一冷却夹套出口通过第三气体燃料支路与火炬点火器连接，汽化的燃料通过所述第三气体燃料支路进入所述火炬点火器进行点火；所述推力室第二冷却夹套出口通过第三气体氧化剂支路与火炬点火器连接，汽化的氧化剂通过所述第三气体氧化剂支路进入所述火炬点火器进行点火。

8、根据本实用新型的一个实施例，所述推力室第一冷却夹套出口通过第四气体燃料支路与所述气体燃料头腔连接，以将汽化的燃料导入燃烧室用于燃烧；所述第四气体燃料支路设置有燃气调节阀，以调节燃料的流量；所述推力室第二冷却夹套出口通过第四气体氧化剂支路与所述气体氧化剂头腔连接，以将汽化的氧化剂导入燃烧室用于燃烧；所述第四气体氧化剂支路设置有氧气调节阀，以调节氧化剂的流量。

9、根据本实用新型的一个实施例，所述第一燃料管路依次设置有燃主调节阀和燃主阀，分别用于调节所述第一燃料管路中燃料的流量和通断；所述第二燃料管路设置有燃副阀，以控制所述第二燃料管路的通断；所述第一氧化剂管路依次设置有氧主节流圈和氧主阀，分别用于调节氧化剂的流量和所述第一氧化剂管路的通断；所述第二氧化剂管路设置有氧副阀，以控制所述第二氧化剂管路的通断。

10、根据本实用新型的一个实施例，还包括吹除系统；所述吹除系统包括存储气体的气瓶，所述气瓶出口分别通过燃主吹除单向阀、燃副吹除单向阀、氧主吹除单向阀和氧副吹除单向阀与所述第一燃料管路、第二燃料管路、第一氧化剂管路和第二氧化剂管路连接，以向其输送气体对发动机系统进行吹除。

11、根据本实用新型的一个实施例，还包括控制系统，所述控制系统包括存储气体的气瓶；所述燃主阀、燃副阀、氧主阀和氧副阀为气动阀门；所述气瓶出口通过第一控制电磁阀连接所述燃主阀和所述氧主阀的开腔，以控制所述燃主阀和所述氧主阀开启；所述气瓶出口通过第二控制电磁阀连接所述燃副阀和所述氧副阀的开腔，以控制所述燃副阀和所述氧副阀的开启；所述气瓶出口通过第三控制电磁阀连接所述燃主阀和所述氧主阀的关腔，以控制所述燃主阀和所述氧主阀的关闭；所述气瓶出口通过第四控制电磁阀连接所述燃副阀和所述氧副阀的关腔，以控制所述燃副阀和所述氧副阀的关闭。

12、根据本实用新型的一个实施例，所述燃主调节阀为电动阀，并设置有双电机。

13、根据本实用新型的双分体膨胀循环发动机系统，采用双涡轮泵双分体膨胀循环结构，燃料经过推力室第一冷却夹套进行再生冷却膨胀，氧化剂经过推力室第二冷却夹套进行再生冷却膨胀，然后分别驱动燃涡轮及氧涡轮旋转做工，使得氧化剂供应系统和燃料供应系统完全地被隔离开，极大地简化了涡轮泵的密封结构，提高了发动机的安全性和可靠性。

14、应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

技术特征：

1.一种双分体膨胀循环发动机系统，其特征在于，包括：燃料供应系统和氧化剂供应系统；

2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述燃泵包括第一燃泵和第二燃泵；所述第一燃泵用于连接所述第一燃料管路，所述第二燃泵用于连接所述第二燃料管路；

3.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述推力室头腔包括液体燃料头腔、气体燃料头腔、液体氧化剂头腔和气体氧化剂头腔；所述液体燃料头腔与所述第一燃料管路连接，所述气体燃料头腔与所述燃涡轮出口连接；所述液体氧化剂头腔与所述第一氧化剂管路连接，所述气体氧化剂头腔与所述氧涡轮出口连接；所述推力室头腔中的推进剂被喷注至燃烧室用于燃烧。

4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述推力室第一冷却夹套出口通过第二气体燃料支路与所述燃料贮箱入口连接，汽化的燃料通过所述第二气体燃料支路进入所述燃料贮箱，以对所述燃料贮箱内的燃料进行加压；

5.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述推力室第一冷却夹套出口通过第三气体燃料支路与火炬点火器连接，汽化的燃料通过所述第三气体燃料支路进入所述火炬点火器进行点火；

6.根据权利要求3所述的发动机系统，其特征在于，所述推力室第一冷却夹套出口通过第四气体燃料支路与所述气体燃料头腔连接，以将汽化的燃料导入燃烧室用于燃烧；所述第四气体燃料支路设置有燃气调节阀，以调节燃料的流量；

7.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述第一燃料管路依次设置有燃主调节阀和燃主阀，分别用于调节所述第一燃料管路中燃料的流量和通断；所述第二燃料管路设置有燃副阀，以控制所述第二燃料管路的通断；

8.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，还包括吹除系统；所述吹除系统包括存储气体的气瓶，所述气瓶出口分别通过燃主吹除单向阀、燃副吹除单向阀、氧主吹除单向阀和氧副吹除单向阀与所述第一燃料管路、第二燃料管路、第一氧化剂管路和第二氧化剂管路连接，以向其输送气体对发动机系统进行吹除。

9.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括存储气体的气瓶；所述燃主阀、燃副阀、氧主阀和氧副阀为气动阀门；

10.根据权利要求7所述的发动机系统，其特征在于，所述燃主调节阀为电动阀，并设置有双电机。

技术总结本技术提供一种双分体膨胀循环发动机系统，包括：燃料供应系统和氧化剂供应系统。其中，燃料供应系统包括燃泵和燃涡轮，燃泵连接燃料贮箱，以提供燃料；燃泵与推力室第一冷却夹套入口连接，燃料流经推力室对推力室进行冷却并被汽化，汽化的燃料进入燃涡轮，驱动其旋转，以使其带动燃泵转动以对燃料进行加压。氧化剂供应系统包括氧泵和氧涡轮，氧泵连接氧化剂贮箱，以提供氧化剂；氧泵与推力室第二冷却夹套入口连接，氧化剂流经推力室对推力室进行冷却并被汽化，汽化的氧化剂进入氧涡轮，驱动其旋转，以使其带动氧泵转动以对氧化剂进行加压。该发动机系统极大地简化了涡轮泵的密封结构，提高了发动机的安全性和可靠性。技术研发人员：范宇,任志彬,张思远,杨永刚,陈涛,刘耀林,李莹,王喜良,张永娜,李欢受保护的技术使用者：陕西蓝箭航天技术有限公司技术研发日：20231130技术公布日：2024/6/5