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一种单推进剂涡轮泵
申请号	CN202310300090.5	申请日	2023-03-26	公开(公告)号	CN117869115A	公开(公告)日	2024-04-12
申请人	海南星辰动力有限公司;			发明人	贾杰锋; 李宁; 李帅; 张佳凯; 李晓波;
摘要	本发明提供了一种液体火箭发动机涡轮泵，该涡轮泵结构简单、容易密封、推进剂混合比可调，该涡轮泵自带电机、电机可用于驱动涡轮泵也可用于发电。大功率的涡轮泵可在使用并联发动机的火箭中可降低系统复杂度、减少结构重量。
权利要求	1.一种单推进剂涡轮泵，其特征在于，包括单推进剂的涡轮泵、电机（1）。 2.根据权利要求1所述的单推进剂涡轮泵，其特征在于，所述单推进剂为一台涡轮泵只为一种推进剂增压。 3.根据权利要求1所述的单推进剂涡轮泵，其特征在于，所述电机（1）可作为电动机和发电机使用，两种工作模式可以相互切换。 4.根据权利要求1所述的单推进剂涡轮泵，其特征在于，所述电机（1）在火箭点火前带动涡轮泵为推进剂预增压。 5.根据权利要求1所述的单推进剂涡轮泵，其特征在于，所述电机（1）在火箭飞行过程中配合燃气发生器来调整推进剂增压压力和混合比。 6.根据权利要求1所述的单推进剂涡轮泵，其特征在于，所述电机（1）在火箭回收过程中在发电机和电动工作模式中切换并配合燃气发生器来调整推进剂增压压力和流量，进而大幅调整发动机推力。
说明书全文	一种单推进剂涡轮泵技术领域 [0001] 本发明涉及液体火箭发动机技术领域，尤其是涉及一种火箭发动机涡轮泵技术。背景技术 [0002] 现有液体火箭发动机普遍配置一个涡轮泵，该涡轮泵承担着为两种推进剂的增压工作，而这两种推进剂混合在一起易燃易爆，这种涡轮泵有如下的问题： [0003] 1.因为两种推进剂同时经过涡轮泵，因此对涡轮泵的密封要求非常高，且一旦泄露就着火的可能。 [0004] 2.这种涡轮泵不能调节推进剂混合比，有的涡轮泵设有PU 阀，但调节范围有限。 [0005] 3.每一台发动机配置一台涡轮泵在多个发动机并联的火箭中结构复杂笨重。 [0006] 因此，急需一种结构简单、性能可靠、容易制造、适合矢量推力调节的涡轮泵装置。发明内容 [0007] 本发明的目的是针对上述技术中存在的不足之处，提出一种单推进剂且带有电机的涡轮泵装置，旨在解决上述存在的问题； [0008] 本发明所述的单推进剂涡轮泵，涡轮受到燃气的作用力推动叶轮旋转，叶轮为推进剂加压，现有涡轮泵的特点是涡轮旋转同时带动两个叶轮旋转同时为两种推进剂加压。 [0009] 因此，一台火箭发动机至少要配置两台涡轮泵，为两种推进剂加压，这样看似架构变的复杂，其实目前的火箭都绑定多台发动机同时工作，这种单推进剂的涡轮泵可以提高推进剂增压压力和流量，一台涡轮泵加压后的推进剂可以同时供多台发动机共用，如果设计得当，一枚火箭不管绑定多少台发动机，只要两台涡轮泵即可满足需要。 [0010] 单推进剂涡轮泵，因为只加压一种推进剂对密封的要求降低，可以简化涡轮泵结构，提高涡轮泵可靠性。 [0011] 一枚火箭使用两台单推进剂涡轮泵，每台涡轮泵分别加压一种推进剂，这样火箭可以根据高度、所需推力大小、比冲大小等条件在飞行的过程中实时调节推进剂的混合比。 [0012] 使用单推进剂涡轮泵，可以更具燃烧室温度，单独调节一种推进剂的供应量，多余的供应量可以用于燃烧室壁的再生冷却流量，方便发动机的热控制。 [0013] 本发明所述的单推进剂涡轮泵，其顶部有电机，可用于在发动机气动阶段带动涡轮泵，也可在涡轮泵正常工作后充当发电机发电，将电能存储到箭载蓄电池内供其他电动机构使用。 [0014] 在火箭点火之前，涡轮泵头部电机充当电动机，带动涡轮泵低速旋转，为进入燃气发生器的推进剂提供初始压力，方便燃气发生器点火。 [0015] 在涡轮泵正常工作后，涡轮泵头部电机充当发电机发电，同时可测量涡轮泵转速，间接测量推进剂流量，进而测量混合比。 [0016] 如果是可回收的液体火箭，在回收阶段，火箭需要发动机的矢量调节能力，涡轮泵头部电机可以在电动机和发电机直接灵活切换，为涡轮泵提供加速和减速的能力，提高涡轮泵的响应速度。附图说明 [0017] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0018] 图1为本发明一种单推进剂涡轮泵结构示意图； [0019] 图2为本发明一种单推进剂涡轮泵顶部电机结构详细结构示意图； [0020] 图3为本发明一种单推进剂涡轮泵顶部电机定子实物图。 [0021] 附图标记说明： [0022] 1‑电机；2‑推进剂入口；3‑推进剂出口；4‑燃气入口； 5‑燃气出口喷管；11‑轴承；12‑电机定子；13‑永磁体；14‑密封壳体；15‑涡轮轴。实施方式 [0023] 为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下： [0024] 火箭点火工况： [0025] 火箭点火前，使用箭载电源启动电机1带动涡轮轴15进而带动叶轮为推进剂提供初始压力。燃气发生器点火、推力室点火，火箭点火完成。 [0026] 火箭飞行工况： [0027] 电机1作为发电机发电，将电能存储到箭载蓄电池中，测量电机1的转速，进而判断推进剂流量，对比另一个涡轮泵转速，计算可得推进剂混合比。同时调节燃气发生器中推进剂供应量和电机1的发电功率来调整涡轮泵转速，进而精确调整混合比。 [0028] 火箭回收工况： [0029] 调节燃气发生器中推进剂供应量、调节电机1使其在发电机和电动机之间切换来灵活调整推进剂注入到推力室内的压力和流量，进而调节发动机推力大小。 [0030] 以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。为了更易理解本发明的结构及所能达成的功能特征和优点，下文将本发明的较佳的实施例，并配合图式做详细说明如下： [0031] 火箭点火工况： [0032] 火箭点火前，使用箭载电源启动电机1带动涡轮轴15进而带动叶轮为推进剂提供初始压力。燃气发生器点火、推力室点火，火箭点火完成。 [0033] 火箭飞行工况： [0034] 电机1作为发电机发电，将电能存储到箭载蓄电池中，测量电机1的转速，进而判断推进剂流量，对比另一个涡轮泵转速，计算可得推进剂混合比。同时调节燃气发生器中推进剂供应量和电机1的发电功率来调整涡轮泵转速，进而精确调整混合比。 [0035] 火箭回收工况： [0036] 调节燃气发生器中推进剂供应量、调节电机1使其在发电机和电动机之间切换来灵活调整推进剂注入到推力室内的压力和流量，进而调节发动机推力大小。 [0037] 以上，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术对以上实施例所做的任何改动修改、等同变化及修饰，均属于本技术方案的保护范围。

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