一种用于液体火箭的发动机及控制方法
本申请涉及一种用于液体火箭的发动机及控制方法，涉及航空航天设备技术领域，包括推力室，其与燃料管路与氧管路连通，用于混合燃烧燃料与氧提供推力；燃料路电调节组件，其设置在燃料管路上，包括燃料电动泵和燃料调节阀，燃料电动泵和燃料调节阀配合设置，用于调节进入推力室的燃料量；氧路电调节组件，其设置在氧管路上，包括氧电动泵和氧调节阀，氧电动泵和氧调节阀配合设置，用于调节进入推力室的氧量；控制单元，其与燃料电动泵、燃料调节阀、氧电动泵和氧调节阀电连接，用于驱动燃料电动泵、燃料调节阀、氧电动泵和氧调节阀调节燃料量与氧量，以调整发动机的推力大小。调节速度更快、更精确。
发明专利
CN202311771938.9
2023-12-21
CN117514520A
2024-02-06
F02K9/56(2006.01)
湖北航天技术研究院总体设计所
钟明磊;区隽;王小雨;方欢;王涛峰;黄峰;陈泽;张方;鲍丙亮;陈巍;周磊;王钧;厉建树;王小波;肖思齐;韩松;刘章龙;李慧强;项亮;朱澳星
430040 湖北省武汉市金山大道9号
武汉智权专利代理事务所(特殊普通合伙)
何伟
湖北;42
1.一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，包括： 推力室(1)，其与燃料管路与氧管路连通，用于混合燃烧燃料与氧提供推力； 燃料路电调节组件(2)，其设置在所述燃料管路上，包括燃料电动泵(21)和燃料调节阀(22)，所述燃料电动泵(21)和燃料调节阀(22)配合设置，用于调节进入所述推力室(1)的燃料量； 氧路电调节组件(3)，其设置在所述氧管路上，包括氧电动泵(31)和氧调节阀(32)，所述氧电动泵(31)和氧调节阀(32)配合设置，用于调节进入所述推力室(1)的氧量； 控制单元，其与所述燃料电动泵(21)、燃料调节阀(22)、氧电动泵(31)和氧调节阀(32)电连接，用于驱动所述燃料电动泵(21)、燃料调节阀(22)、氧电动泵(31)和氧调节阀(32)调节燃料量与氧量，以调整所述发动机的推力大小。 2.如权利要求1所述的一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，所述燃料调节阀(22)包括燃料调节阀门开度模块和燃料流量测量模块，所述燃料调节阀门开度模块用于调整所述燃料管路的流通面积，以调整燃料流量，所述燃料流量测量模块用于测量燃料流量，并将测量结果反馈至所述控制单元。 3.如权利要求1所述的一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，所述氧调节阀(32)包括氧调节阀门开度模块和氧流量测量模块，所述氧调节阀门开度模块用于调整所述氧管路的流通面积，以调整氧流量，所述氧流量测量模块用于测量氧流量，并将测量结果反馈至所述控制单元。 4.如权利要求1所述的一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，所述控制单元包括： 综合控制器(5)，其与所述燃料电动泵(21)、燃料调节阀(22)、氧电动泵(31)和氧调节阀(32)电连接，用于驱动所述燃料电动泵(21)、燃料调节阀(22)、氧电动泵(31)和氧调节阀(32)调节燃料量与氧量以调整所述发动机的推力大小； 数据采集器(6)，其与所述综合控制器(5)电连接，用于收集所述发动机的温度参数和压力参数，并将所述温度参数和压力参数反馈至所述综合控制器(5)，使所述综合控制器(5)根据所述温度参数和压力参数调节燃料量与氧量。 5.如权利要求1所述的一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，还包括电驱摇摆机构(4)，其与所述推力室(1)连接，所述电驱摇摆机构(4)包括两个摇摆单元，两个所述摇摆单元沿所述推力室(1)周向设置，且两个所述摇摆单元所处的平面相互垂直，用于调节所述发动机的推力方向。 6.如权利要求1所述的一种用于液体火箭的发动机，其特征在于，还包括电点火器(7)，所述电点火器(7)设置在所述推力室(1)头部，用于所述推力室(1)点火启动。 7.一种用于液体火箭的控制方法，其特征在于，利用如权利要求1-6任一项所述的一种用于液体火箭的发动机实施，其包括以下步骤： 根据目标推力值，确定燃料电动泵(21)的转速和燃料调节阀(22)的开度，以及氧电动泵(31)的转速和氧调节阀(32)的开度； 根据燃料电动泵(21)的转速和燃料调节阀(22)的开度，以及氧电动泵(31)的转速和氧调节阀(32)的开度，调节燃料电动泵(21)、燃料调节阀(22)、氧电动泵(31)和氧调节阀(32)，以使当前推力值至趋近目标推力值。 8.如权利要求7所述的一种用于液体火箭的控制方法，其特征在于，根据目标推力值，确定氧电动泵(31)的转速和氧调节阀(32)的开度，包括： 基于推力与推力室(1)压力和氧流量的标定关系表，根据目标推力值，确定对应的目标推力室(1)压力和目标氧流量； 基于氧电动泵(31)转速和氧调节阀(32)阀门开度与推力室(1)压力和氧流量的标定关系表，根据目标推力室(1)压力和目标氧流量，确定目标氧电动泵(31)转速和目标氧调节阀(32)阀门开度； 根据目标氧电动泵(31)转速和目标氧调节阀(32)阀门开度和当前氧调节阀(32)阀门开度和氧电动泵(31)转速在氧电动泵(31)转速和氧调节阀(32)阀门开度与推力室(1)压力和氧流量的标定关系表中的位置，确定最优氧电动泵(31)转速和最优氧调节阀(32)阀门开度调节变化量。 9.如权利要求7所述的一种用于液体火箭的控制方法，其特征在于，当发生超温现象时，包括以下步骤： 调节燃料电动泵(21)的转速和燃料调节阀(22)的开度增加燃料流量和/或调节氧电动泵(31)的转速和氧调节阀(32)的开度减少氧流量；实时检查判断推力大小是否达到要求，若推力大小未达到要求，同比调整燃料流量和氧流量，实时判断推力大小是否达到要求；若推力大小达到要求，检查超温现象是否消失，若超温现象未消失，重复执行该步骤，直至超温现象消失。 10.如权利要求7所述的一种用于液体火箭的控制方法，其特征在于，所述的若推力大小未达到要求，同比调整燃料流量和氧流量，包括：若推力大小小于目标推力值，同比增加燃料流量和氧流量；若推力大小大于目标推力值，同比减少燃料流量和氧流量。