集成式固体燃气增压装置及姿控动力系统 |
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| 申请号 | CN202311815142.9 | 申请日 | 2023-12-26 | 公开(公告)号 | CN117803491A | 公开(公告)日 | 2024-04-02 |
| 申请人 | 上海空间推进研究所; | 发明人 | 姜丹丹; 任建军; 潘帅兵; 岳文骏; 张舜禹; 郭涵婧; 戴禹; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种集成式固体燃气 增压 装置及姿控动 力 系统，包括上壳体、下壳体、固体 燃气发生器 、 过滤器 组件以及降温组件，上壳体和下壳体固定连接并在内部形成封闭空间；固体燃气发生器安装在上壳体内部，并装填固体药柱；过滤器组件安装在下壳体内部，过滤器组件对固体燃气发生器产生的燃气进行过滤，且过滤器组件的出口与降温组件的进口连通。实现常压长期贮存，避免了冷气增压在长贮时存在的安全隐患及 泄漏 风 险。采用固体燃气发生器产生燃气收集至 压力容器 中再使用时的系统结构效率低，对总装空间要求高的问题，壳体既是安装结构，同时也是承压结构，用于贮存高温高压燃气，提高系统结构效率，避免了固体燃气发生器工作完成后容腔成为呆重。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种集成式固体燃气增压装置，其特征在于，包括上壳体(1)、下壳体(2)、固体燃气发生器(3)、过滤器组件(4)以及降温组件(5)，所述上壳体(1)和下壳体(2)固定连接并在内部形成封闭空间； |
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| 说明书全文 | 集成式固体燃气增压装置及姿控动力系统技术领域[0001] 本发明涉及航天姿轨控动力系统领域，具体地，涉及一种集成式固体燃气增压装置及姿控动力系统。 背景技术[0002] 目前姿轨控动力系统对长贮期间的安全性要求越来越高，采用热气增压可以使系统常压长贮，避免冷气增压方式中存在的高压气瓶长贮期间的安全性问题。 [0003] 热气增压分为液体燃气增压和固体燃气增压，液体燃气增压是将推进剂(肼类燃料)分解产生的燃气用于系统增压，增压介质以可存贮的液体形式存在，但液体燃气增压中对肼类燃料的增压及系统压力匹配控制较为复杂。固体燃气增压目前采用的增压方式是将固体燃气发生器燃烧后产生的燃气收集到系统的压力容器中，待系统需增压时进行使用，控制简单，同时也可以实现常压长贮，维护简单。但此种增压方式中采用固体燃气发生器产生燃气收集至压力容器中再使用的方案，系统结构效率低，对总装空间要求高。 发明内容[0005] 根据本发明提供的一种集成式固体燃气增压装置,包括上壳体、下壳体、固体燃气发生器、过滤器组件以及降温组件，所述上壳体和下壳体固定连接并在内部形成封闭空间；所述固体燃气发生器安装在上壳体内部，并装填固体药柱；所述过滤器组件安装在下壳体内部，所述过滤器组件对固体燃气发生器产生的燃气进行过滤，且所述过滤器组件的出口与降温组件的进口连通。 [0006] 优选地，所述过滤器组件与上壳体和下壳体二者配合形成的封闭空间共用一个出口。 [0007] 优选地，所述固体燃气发生器产生的燃气经过滤器组件过滤后的气体成分为氮气。 [0008] 优选地，所述过滤器组件采用杯式立体结构。 [0009] 优选地，所述固体燃气发生器产生的燃气先进入上壳体和下壳体二者配合形成的封闭空间内，再进入过滤器组件。 [0010] 优选地，所述降温组件的进口与过滤器组件的出口通过焊接连接。 [0011] 优选地，所述上壳体和下壳体二者均采用耐高温金属材料。 [0014] 根据本发明提供的一种姿控动力系统,所述降温组件的出口与姿控系统下游相连，燃气可以作为增压气体为系统下游增压或者作为工作介质直接喷出产生推力。 [0015] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果： [0017] 2、本发明通过选用固体燃气发生器产生燃气，可实现全寿命周期内免维护的要求，避免采用液体燃气增压在长贮是存在的液体推进剂泄漏风险。 [0018] 3、本发明解决了固体燃气发生器与压力容器、过滤装置的集成安装问题，壳体组件内部连接固体燃气发生器组件、过滤器组件。 [0019] 4、本发明解决了采用固体燃气发生器产生燃气收集至压力容器中再使用时的系统结构效率低，对总装空间要求高问题，壳体组件既是安装结构，同时也是承压结构，用于贮存高温高压燃气，提高系统结构效率，避免了固体燃气发生器工作完成后容腔成为呆重。 [0021] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显： [0022] 图1为本发明主要体现集成式固体燃气增压装置的原理图。 [0023] 图中所示：1、上壳体；2、下壳体；3、固体燃气发生器；4、过滤组件；5、降温组件。 具体实施方式[0024] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。 [0025] 如图1所示，根据本发明提供的一种集成式固体燃气增压装置，包括上壳体1、下壳体2、固体燃气发生器3、过滤器组件4以及降温组件5，上壳体1和下壳体2固定连接并在内部形成封闭空间。固体燃气发生器3安装在上壳体1内部，并装填固体药柱，固体药柱产生的燃气有效成分为氮气。过滤器组件4安装在下壳体2内部，过滤器组件4对固体燃气发生器3产生的燃气进行过滤，且过滤器组件4的出口与降温组件5的进口连通。 [0026] 具体地，固体燃气发生器3与上壳体1通过焊接连接。过滤器组件4通过焊接连接安装于下壳体2内部，固体燃气发生器3工作后产生高温高压燃气。固体燃气发生器3产生的燃气经过滤器组件4过滤后的气体成分为氮气。固体燃气发生器3产生的燃气先进入上壳体1和下壳体2二者配合形成的封闭空间内，再进入过滤器组件4。可为姿控动力系统提供增压介质或者作为冷气工作介质直接喷出产生推力。 [0027] 过滤器组件4采用杯式立体结构。过滤器组件4与上壳体1和下壳体2二者配合形成的封闭空间共用一个出口。降温组件5的进口与过滤器组件4的出口通过焊接连接。降温组件5根据燃气的温度及降温需求进行设计。 [0028] 根据姿控动力系统的增压气体或冷气工作介质的使用需求明确固体燃气发生器3的装填量，根据固体燃气发生器3工作后燃气的压力及温度确定上壳体1和下壳体2的材料及壁厚的设计，使之能够适应固体燃气发生器3的最高温度及最高压力。按照系统对使用燃气的洁净度要求设计过滤器组件4的过滤精度，其过滤精度最低要求为40μm，同时由于过滤器组件4也是直接与高温燃气接触，其材料选用需注意能够适应燃气温度。根据系统下游组件所能承受的工作温度，设计降温组件5，使得高温燃气经过降温组件5后可以降至下游系统可以适应的工作温度，一般需要将燃气温度降至150℃以下。 [0029] 所有组件按照系统工作要求选定后，本发明中的集成式固体燃气增压装置在工作是为高温高压环境，结构设计方面需采用可靠连接及合理的装配顺序。固体燃气发生器3整体为与上壳体1焊接，具体为固体燃气发生器3先与上壳体1完成焊接，对焊缝进行无损检测、液压及气密测试，再进行固体燃气发生器3中的装药及其它工序。过滤器组件4与下壳体2焊接，焊接完成后对焊缝进行无损检测、液压及气密测试，焊接完成后过滤器组件4出口即为下壳体2出口。完成上述工序后，将上壳体1与下壳体2进行焊接，对焊缝进行无损检测及气密测试。最后将过滤器出口与降温组件5进口进行焊接，对焊缝进行无损检测及气密测试。 [0030] 其中，上壳体1和下壳体2二者均采用耐高温金属材料。 [0031] 根据本发明提供的一种姿控动力系统,降温组件5的出口与姿控系统下游相连，燃气可以作为增压气体为系统下游增压或者作为工作介质直接喷出产生推力。燃气从降温组件5出口流出后与系统下游相连后，燃气可以作为增压气体为系统下游增压或者作为工作介质直接喷出产生推力。 [0032] 需要说明的是，本申请的固体燃气发生器3、过滤组件4以及降温组件5，可以采用现有技术中的装置，其满足上述文中的工艺要求即可。 |
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