一种涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统
本申请涉及一种涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，包括增压单元、液体氧化剂贮存单元、供应单元、调节单元及推力组件；供应单元包括具有泵入口及泵出口的泵组件、具有涡轮入口及涡轮出口的涡轮组件；推力组件与涡轮组件的涡轮出口连通；调节单元具有第一调节部及第二调节部，第一调节部的一端与泵出口连通且另一端与涡轮入口连通，第一调节部调节涡轮组件的转速及功率；第二调节部的一端与泵出口连通且另一端与推力组件连通，第二调节部能够调节进入推力组件的液体氧化剂总流量；泵组件对液体氧化剂增压，将轴功转化为所述液体氧化剂的机械能；涡轮组件由第一调节部分解的高压气体驱动旋转，将高压气体的机械能转化为轴功输出并传递给泵组件。
发明专利
CN202410815505.7
2024-06-23
CN118375532A
2024-07-22
F02K9/72(2006.01)
北京航空航天大学
蔡国飙;王江宁;张源俊;周闯;李心瞳;谭广;田辉;朱浩;俞南嘉
100089 北京市海淀区学院路37号
北京超凡宏宇知识产权代理有限公司
于彬
北京;11
1.一种涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，包括增压单元、液体氧化剂贮存单元、供应单元、调节单元以及推力组件； 所述液体氧化剂贮存单元的一端与所述增压单元连通，且另一端与所述供应单元的泵入口连通； 所述供应单元包括具有所述泵入口以及泵出口的泵组件以及具有涡轮入口以及涡轮出口的涡轮组件； 所述推力组件与所述涡轮组件的所述涡轮出口连通； 所述调节单元具有第一调节部以及第二调节部，所述第一调节部的一端与所述泵出口连通，且另一端与所述涡轮入口连通，所述第一调节部能够调节从所述泵组件进入所述涡轮组件的液体氧化剂的流量，以调节所述涡轮组件的转速以及功率；所述第二调节部的一端与所述泵出口连通，且另一端与所述推力组件连通，所述第二调节部能够调节进入推力组件的液体氧化剂总流量； 所述泵组件能够对液体氧化剂增压，将轴功转化为所述液体氧化剂的机械能；所述涡轮组件由所述第一调节部分解的高压气体驱动旋转，将高压气体的机械能转化为轴功输出并传递给所述泵组件。 2.根据权利要求1所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述泵组件包括第一机匣、诱导轮、离心叶轮、压水室以及轴； 所述机匣具有安装空间，且靠近所述液体氧化剂贮存单元的一端形成有所述泵入口；所述轴的一端延伸至泵入口且另一端沿所述安装空间的轴线方向延伸至所述涡轮组件； 所述诱导轮以及所述离心叶轮沿所述增压单元到所述液体氧化剂贮存单元的方向依次套设于所述轴； 所述离心叶轮与所述机匣之间形成有所述压水室； 所述泵出口与所述压水室连通。 3.根据权利要求2所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述涡轮组件包括第二机匣、静叶栅以及涡轮转子； 所述第二机匣包括扣设于所述第一机匣远离所述泵入口的扣设部以及与所述扣设部连接的出口部； 所述静叶栅套设于所述扣设部； 所述涡轮转子套设于所述轴； 涡轮入口开设于扣设部，涡轮出口位于所述涡轮转子的下方。 4.根据权利要求3所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统还包括密封组件； 所述密封组件设置于所述泵组件与所述涡轮组件之间；所述密封组件套设于所述轴，且位于所述离心叶轮背离所述诱导轮的一侧。 5.根据权利要求4所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述密封组件设置有两组；其中一组所述密封组件靠近所述离心叶轮，另一组所述密封组件靠近所述涡轮转子。 6.根据权利要求1所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述调节单元包括能够作为所述第一调节部的第一供应管路、第一流量调节阀和第一气体发生器以及能够作为所述第二调节部的第二供应管路、第二流量调节阀和第二气体发生器； 所述第一供应管路的一端连通于所述泵出口，且另一端连通于所述涡轮入口，所述第一流量调节阀与所述第一气体发生器均设置于所述第一供应管路，所述第一流量调节阀靠近所述泵出口，所述第一气体发生器靠近所述涡轮入口； 所述第二供应管路的一端连通于所述泵出口，且另一端连通于所述推力组件，所述第二流量调节阀与所述第二气体发生器均设置于所述第二供应管路，所述第二流量调节阀靠近所述泵出口，所述第二气体发生器靠近所述推力组件。 7.根据权利要求1所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述调节单元包括能够作为所述第一调节部的第一供应管路、第一流量调节阀和第一气体发生器以及能够作为所述第二调节部的第二供应管路以及气体流量分配阀； 所述第一供应管路的一端连通于所述泵出口，且另一端连通于所述涡轮入口，所述第一流量调节阀与所述第一气体发生器均设置于所述第一供应管路，所述第一流量调节阀靠近所述泵出口，所述第一气体发生器靠近所述涡轮入口； 所述第二供应管路的一端连通于所述第一供应管路，且另一端连通于所述推力组件，所述气体流量分配阀设置于所述第一供应管路与所述第二供应管路的相交处。 8.根据权利要求1所述的涡轮泵压式固液混合火箭发动机系统，其特征在于，所述供应单元包括内机匣、外机匣、诱导轮、离心叶轮以及轴； 所述内机匣与所述外机匣之间于靠近所述泵入口侧设置有所述诱导轮以及所述离心叶轮； 所述内机匣围设有过通空间，所述轴的一端延伸至泵入口且另一端穿过所述过通空间沿所述过通空间的轴线方向延伸至所述涡轮组件； 所述涡轮组件包括静叶栅以及涡轮转子；所述静叶栅套设于所述内机匣背离所述泵入口的一端，所述涡轮转子套设于所述轴背离所述泵入口的一端； 所述调节单元包括能够作为所述第一调节部的第一流量调节阀和第一气体发生器以及能够作为所述第二调节部的第二供应管路、第二流量调节阀和第二气体发生器； 所述内机匣与所述外机匣之间且靠近所述泵出口的一侧设置有所述第一流量调节阀，所述内机匣与所述外机匣之间且靠近所述涡轮入口的一侧设置有所述第一气体发生器； 所述第二供应管路的一端连通于所述泵出口，且另一端连通于所述推力组件，所述第二流量调节阀设置于所述第二供应管路靠近所述泵出口的一侧，所述第二气体发生器设置于所述第二供应管路与所述推力组件的连接处。