一种多级泵级间分流的核热发动机系统
一种多级泵级间分流的核热发动机系统，包括贮箱、多级泵、涡轮、轴系、主阀、副控阀、反应堆和推力室。本实用新型采用级间分流的方式，即部分工质从多级泵的非最末级叶轮2a输出端流出，另一部分工质从多级泵的最末级叶轮2b输出端流出。且从侧反射层7c出来的工质和从辅助加热元件7b出来的工质在集合腔7d入口处的压力几乎相等，两路工质压差的绝对值≤0.8MPa。本实用新型解决了现有核热火箭发动机闭式膨胀循环方案中涡轮泵轴功浪费的问题，实现了涡轮泵分系统轴功的降低，提高了核热火箭发动机的室压和比冲，并填补了国内低轴功核热火箭发动机闭式膨胀循环系统方案的空白。
实用新型
CN202020492366.6
2020-04-07
CN212479423U
2021-02-05
F02K9/46(2006.01)
北京航天动力研究所
王浩泽;徐凯;何雪晴;赵海龙;胡长喜;于槟恺
100076 北京市丰台区南大红门路1号(北京9200信箱11分箱)
中国航天科技专利中心
张辉
北京;11
1.一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：包括贮箱(1)、多级泵(2)、涡轮(3)、轴系(4)、主阀(5)、副控阀(6)、反应堆(7)和推力室(8)；反应堆(7)为圆柱形结构，最内层为燃料元件(7a)、燃料元件(7a)外侧包覆有辅助加热元件(7b)，辅助加热元件(7b)外侧包覆有侧反射层(7c)，燃料元件(7a)和辅助加热元件(7b)上方设置有集合腔(7d)；燃料元件(7a)和辅助加热元件(7b)内部设置有多个孔；推力室(8)包括喷管(8a)和再生冷却夹套(8b)，其中再生冷却夹套(8b)位于喷管(8a)外侧；再生冷却夹套(8b)和侧反射层(7c)中加工有相连通的工质通道，辅助加热元件(7b)中加工有相连通的工质进入通道和工质流出通道； 多级泵(2)由多级叶轮串联形成；多级泵(2)通过轴系(4)与涡轮(3)连接，三者共同组成了涡轮泵分系统；贮箱(1)的出口通过管路与多级泵(2)的首级叶轮输入端连接，多级泵(2)中一个非最末级叶轮(2a)的输出端通过管路与主阀(5)连接，主阀(5)通过管路与再生冷却夹套(8b)中的工质通道连接；侧反射层(7c)中的工质通道出口通过管路与集合腔(7d)连接；多级泵(2)的最末级叶轮(2b)的输出端通过管路与副控阀(6)连接，副控阀(6)通过管路与辅助加热元件(7b)中的工质进入通道连接，辅助加热元件(7b)中的工质流出通道出口通过管路与涡轮(3)入口连接，涡轮(3)出口通过管路与集合腔(7d)连接；主阀(5)、副控阀(6)和反应堆(7)均与外部控制系统连接。 2.根据权利要求1所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：经侧反射层(7c)工质通道进入集合腔(7d)入口处的气体工质与由涡轮(3)出口进入集合腔(7d)入口处的气体工质的压差绝对值≤0.8MPa。 3.根据权利要求2所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：非最末级叶轮(2a)的输出端和最末级叶轮(2b)的输出端均设置有调节元件，用于调节流出的工质质量流量。 4.根据权利要求3所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：从非最末级叶轮(2a)输出端流出的工质质量流量与从最末级叶轮(2b)输出端流出的工质质量流量之和等于贮箱(1)流出的工质总质量流量，且从最末级叶轮(2b)输出端流出的工质质量流量占贮箱(1)流出的工质总质量流量的20％-50％。 5.根据权利要求2所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：侧反射层(7c)材料为Be或BeO。 6.根据权利要求2所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：当反应堆堆型为热中子堆时，辅助加热元件(7b)为具有慢化作用的支撑管，所述支撑管材料为高温合金或不锈钢；当反应堆堆型为快中子堆时，辅助加热元件(7b)为驱动元件，材料与燃料元件(7a)相同。 7.根据权利要求2所述的一种多级泵级间分流的核热发动机系统，其特征在于：贮箱(1)中的工质为液氢、液氦、液氮、液氧或液甲烷。