新型活塞泵增壓軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)方案研究

李淑艷，肖明杰，李曉瑾，鄭小鵬，董萬峰

（西安航天動力研究所，陜西 西安710100）

0 引言

軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的作用是為航天器飛行過程中變軌和姿態(tài)控制提供動力。近年來，隨著軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)推進(jìn)劑量需求不斷增加，且安裝空間小、質(zhì)量輕的要求更加突出，傳統(tǒng)的冷氣恒壓擠壓單組元、雙組元和冷氣發(fā)動機(jī)方案已無法滿足新型航天器的發(fā)展要求，有必要探索和研究新型軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。

1 國外新型活塞泵增壓軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

活塞泵增壓軌/姿控發(fā)動機(jī)系統(tǒng)是介于擠壓式系統(tǒng)與渦輪泵壓式系統(tǒng)之間的一種新型動力系統(tǒng)方案，國外對這種系統(tǒng)開展了大量的研究工作。20世紀(jì)90年代，該增壓系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了一個新的里程碑。

美國的勞倫斯·利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室（LLNL） 和奧林航天公司（OAC） 分別在1993年和1994年進(jìn)行了單組元催化分解產(chǎn)生熱燃?xì)怛?qū)動活塞泵的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)地面試驗(yàn)，其中奧林航天公司采用的活塞泵增壓動力系統(tǒng)主要組件有1個不銹鋼推進(jìn)劑貯箱、1臺四缸活塞泵、1臺單組元燃?xì)獍l(fā)生器、2臺推力裝置、液體壓力調(diào)節(jié)器和熱燃?xì)庹{(diào)節(jié)器。

1994年，LLNL將單組元肼催化分解活塞泵增壓動力系統(tǒng)在長1.9 m、直徑0.16 m的火箭上成功進(jìn)行了飛行試驗(yàn)，活塞泵質(zhì)量約365 g，能供應(yīng)產(chǎn)生450 N推力的推進(jìn)劑流量，動力系統(tǒng)干質(zhì)量約2 kg，可產(chǎn)生2 km/s以上的速度增量。該動力系統(tǒng)主要包括1個15.3 L的鈦合金貯箱、1臺四缸活塞泵、2臺單組元燃?xì)獍l(fā)生器、4臺推力裝置、液體壓力調(diào)節(jié)器和熱燃?xì)庹{(diào)節(jié)器。……