一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器的制作方法

1.本实用新型属于液体火箭发动机及其领域，尤其涉及一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器。

背景技术：

2.火炬式点火技术价格低廉且点火效率高，相对于新型点火技术如激光点火，降低了对于气源、材料的要求；同时火炬式点火因其点火能量高、便于维护、可多次重复点火等特点，被广泛应用于推力室内燃料流量较大的场合。这些特点满足了航天运载、载人航天飞行以及膨胀循环发动机的发展趋势，因此具有广泛的使用前景。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的是实现液体火箭发动机多次点火前提的同时，能够实现结构紧凑和减轻质量。
4.本实用新型目的通过以下技术方案予以实现：一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器，包括：火炬、火花塞、氧控制阀、燃电液阀、氧双单向阀、燃双单向阀、控制电磁阀、氧冷排阀以及其他总装原件。其中所述火花塞与所述火炬连接；所述火炬分别与所述氧双单向阀和所述燃双单向阀出口连接；所述氧双单向阀与所述氧控制阀出口连接，利用氧控制阀的两位三通特性对液氧和控制气的通断进行控制：当打开控制腔供应一定压力的控制气体时阀门打开，断开控制器则阀门关闭，泄出口与阀门出口联通；所述燃双单向阀与所述燃电液阀的出口连接，利用燃电液阀的两位三通特性对燃泵管路的通断进行控制，当断电时，燃电液阀关闭，燃料泵管路断开；当通电时，燃电液阀开启，燃料泵管路打开；所述氧控制阀分别与所述控制电磁阀、所述氧冷排阀和所述氧泵出接口连接，利用控制电磁阀对控制气管路的通断进行控制，利用氧冷排阀对氧化剂路进行预冷；所述燃电液阀与燃料泵出口连接；所述控制电磁阀与控制气出口连接，对控制气管路的通断进行控制。
5.上述火炬点火器，火炬单次工作时间为2-3s，可以重复使用5-10次。
6.上述火炬点火器，火花塞的激发能量为12j，激发频率为100hz，供电电压为27
±
3v，以实现对火炬的点火。
7.上述火炬点火器，所述氧泵管路与低温液氧储罐相连通。
8.上述火炬点火器，所述控制气管路与高压氮气储罐相连通。
9.上述火炬点火器，所述燃料泵管路与低温燃油储罐相连通。
10.本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果:本实用新型通过火炬式点火对液体火箭发动机内的燃料进行点火，相比较于传统的火药点火方式，首先可以实现多次点火这一目的，满足了航天运载、载人航天飞行以及膨胀循环发动机多次启动的发展趋势，具有广泛的应用前景。同时本实用新型还能实现结构紧凑、适量轻质，这直接节省了发动机内的容量空间和死重，可为燃料和氧化剂提供更多的存储空间和质量，具有极大的优势。此外相较于一些新型点火方式，如爆震波点火、气动谐振点火、催化点火、激光点火等，火炬式点火
方式对气源、材料的要求不高，因而其价格低廉，而且火炬式点火方式的点火效率也较高。综合以上论述，本实用新型在结构、质量、价格、点火效率、点火能量及后期维护方面均具有不可比拟的优势。
附图说明
11.附图1是本实用新型的系统原理图。
具体实施方式
12.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
13.附图是本实用新型的原理图。如图所示，一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器,由火炬1、火花塞2、氧控制阀3、燃电液阀4、氧双单向阀5、燃双单向阀6、控制电磁阀7和氧冷排阀8组成。
14.所述火花塞2与火炬1出口相连接；
15.所述火炬1进口分别与氧双单向阀5出口和燃双单向阀6出口相连接；通过氧/燃双单向阀进出口的压差控制其阀门打开与关闭；
16.所述氧双单向阀5进口与氧控制阀3出口相连接，利用氧控制阀3的电磁两位三通特性对氧气和控制气的通断进行控制；
17.所述燃双单向阀6进口与燃电液阀4出口相连接，利用燃电液阀4的电磁两位三通特性对燃泵管路的通断进行控制；
18.所述氧控制阀3进口分别与控制电磁阀7的出口、氧冷排阀8的出口和出口相连接。
19.利用控制电磁阀7的电磁两位数三通特性对控制气n2管路的通断进行控制，若控制电磁阀通电打开，则控制气n2会顺着管路进入氧控制阀3控制腔中并保持其阀门打开，以实现排气的功能；反之，若无高压控制气，阀门保持关闭，此时液氧管路保持开启；
20.利用氧冷排阀8与液氧管路连通，使得预冷前液氧路的干燥氮气从其出口排到外界；
21.所述燃电液阀4进口与燃料泵出口相连接；
22.该燃电液阀4是一个常闭的电磁两位三通阀，通电后阀门开启，不通电阀门紧闭，从而对燃料管路的通断进行控制；
23.所述控制电磁阀7进口与控制气n2出口相连接，利用该控制电磁阀7的电磁两位三通特性对控制气管路的通断进行控制。
24.火炬1单次工作时间为2-3s，工作流量不小于40g/s，可以重复使用，重复使用5-10次。
25.火花塞2的激发能量为12j，激发频率为100hz，供电电压为27
±
3v，以实现对火炬1的点火。
26.氧控制阀3为两位三通常闭阀门，通过气动控制，控制气为常温氮气；当打开控制腔供应一定压力的控制气体时阀门打开，断开控制气则阀门关闭，泄出口与阀门出口联通；其入口最高压力为7mpaa,阀门开启压力为0.3mpaa,阀门关闭压力为2～4mpaa,动作次数可超过300次,连续工作时间可超过20s；控制腔氮气压力为5mpaa,在开启压力下的额定流量为23.4g/s,阀门动作次数可超过300次, 连续工作可超过20s；常温下漏率不大于1ml,在开启压力下的额定流量为16.5g/s；
27.燃电液阀4为两位三通常闭阀门，通过电磁控制燃料泵出口管路的通断；其入口最高压力约为9mpaa，开启压力为0.3mpaa，关闭压力为2～4mpaa；在开启压力下的额定流量为16.5g/s；阀门压降不超过0.3mpaa；允许接通的直流电压为27
±
3v，允许接入的最大电流为1～2a；时滞不超过35ms。
28.氧双单向阀5通过进出口压力差控制阀门的打开与关闭，能够反向密封高温燃气。
29.燃双单向阀6通过进出口压力差控制阀门的打开与关闭，能够反向密封高温燃气。
30.控制电磁阀7两位三通常闭阀门，通过电磁控制，通电时阀门打开，断电后关闭，实现控制气管路的通断；其工作压力为5mpaa；工作温度为260～350k；允许接通的直流电压为27
±
3v，允许接入的最大电流为1～2a；总动作次数约为 300次，连续工作时间不超过100s；标准状态下该阀门的漏气量不超过1ml/s。
31.本实用新型能满足一定的热防护要求；涉及液氧介质的管路、组件应考虑低温热防护，可适当采取包覆等措施；电缆和接插件都应充分考虑热环境的影响，根据实际情况进行热防护；
32.能满足测点布置要求；能满足-45℃～+50℃的温度适应性要求；能满足一定的振动环境要求。
33.本实用新型的工作原理为：
34.所述火炬1进口分别与氧双单向阀5出口和燃双单向阀6出口相连接；通过氧/燃双单向阀进出口的压差控制其阀门打开与关闭；氧双单向阀5通过氧化剂/ 控制气供应管路和氧控制阀3相连接，通过氧双单向阀5进出口压差控制阀门打开与关闭，且能够反向密封高温燃气；燃双单向阀6通过燃料供应管路和燃电液阀4相连接，通过燃双单向阀6进出口压差控制阀门打开与关闭，能够反向密封高温燃气；氧控制阀3通过控制气供应管路与控制电磁阀7相连接，通过氧化剂供应管路与氧化剂泵和氧冷排阀8相连接，当打开控制腔供应一定压力的控制气体时阀门打开，断开控制气则阀门关闭，泄出口与阀门出口联通；燃电液阀4通过燃料供应管路与燃料泵相连通，通过电磁控制管路通断；控制电磁阀7通过控制气供应管路与控制气储罐相连通，通电后阀门打开，断电后阀门关闭。
35.启动过程：根据具体时序，首先，氧控制阀3打开，液氧管路接通供应氧化剂，然后，火花塞1通电，最后，燃电液阀4通电，燃料供应管路接通供应燃料，最终实现氧化剂和燃料分别填充火炬通道，并通过点火器点火；氧化剂泵电机和燃料泵转动，泵后压力逐渐升高，当火炬供应路管路压力升高至1mpa，此时在氧双单向阀5和燃双单向阀6在进出口压力差作用下开启，火炬系统持续工作。
36.关机过程：泵后压力持续升高，在氧双单向阀5和燃双单向阀6开启后约1-2s 后，氧控制阀3和燃电液阀4通过时序控制其依次关闭，火炬系统实现关机。
37.本实用新型通过火炬式点火对发动机内的燃料进行点火，相比较于传统的火药点
火方式，可以实现多次点火这一目的，满足了航天运载、载人航天飞行以及膨胀循环发动机多次启动的发展趋势，因此具有广泛的应用前景。同时利用火炬系统进行点火，实现了发动机结构紧凑和适量减轻质量的目的，相对于传统火药点火方案，为氧化剂和燃料提供了更多的存储空间和存储质量。
38.以上所述的实施例只是本实用新型较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本实用新型术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器，其特征在于包括：火炬(1)、火花塞(2)、氧控制阀(3)、燃电液阀(4)、氧双单向阀(5)、燃双单向阀(6)、控制电磁阀(7)和氧冷排阀(8)；所述火花塞(2)与火炬(1)出口相连接；所述火炬(1)进口分别与氧双单向阀(5)出口和燃双单向阀(6)出口相连接；所述氧双单向阀(5)进口与氧控制阀(3)出口相连接；所述燃双单向阀(6)进口与燃电液阀(4)出口相连接；所述氧控制阀(3)进口分别与控制电磁阀(7)的出口、氧冷排阀(8)的出口相连接；氧冷排阀(8)与液氧管路连通；所述燃电液阀(4)进口与燃料泵出口相连接；所述燃电液阀(4)是电磁两位三通阀；所述控制电磁阀(7)进口与控制气n2出口相连接。2.根据权利要求1所述的一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器，其特征在于：氧控制阀(3)为两位三通常闭阀门。3.根据权利要求1所述的一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器，其特征在于：燃电液阀(4)为两位三通常闭阀门。

技术总结

一种面向液体火箭发动机多次启动的火炬点火器，包括：火炬、火花塞(、氧控制阀、燃电液阀、氧双单向阀、燃双单向阀、控制电磁阀和氧冷排阀。其中，所述火花塞与火炬连接；所述火炬分别与氧双单向阀和燃双单向阀出口连接；所述氧双单向阀与氧控制阀出口连接；所述燃双单向阀与燃电液阀的出口连接；所述氧控制阀分别与控制电磁阀出口、氧冷排阀出口连接；所述燃电液阀与燃料泵出口连接；所述控制电磁阀与控制气出口连接；本实用新型通过火炬式点火系统对液体火箭发动机内的燃料进行点火，实现液体火箭发动机多次点火前提的同时，实现紧凑结构、减轻质量。轻质量。轻质量。