火箭发动机专业综合实验(4.1.2)--液体发动机点火技术概览2015

器的情况下（图（ e ））可以实现 2~3 次点火，比如我国的 YF-
Fra Baidu bibliotek
73 液氧液氢发动机就利用了多个点火器实现了两次点火。多次
点火时各点火器依次工作，不过这种点火方案存在着前一次点火
可能引起相邻点火器因过热而自燃的危险。
烟火点火方式不能用于分级燃烧循环发动机中，以防对涡轮造成
损5 害2或018堵年4塞月21喷日 嘴星期。六
液体发动机点火技术概览
2 、几种液体火箭发动机点火技术概况
2.1 化学点火技术 2.2 烟火点火技术 2.3 电火花点火技术 2.4 催化点火技术 2.5 其它新型点火技术
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2.1 化学点火技术
传统的液氧 - 煤油发动机常采用的一种点火技术，比如俄罗 斯的 РД-120 发动机。
催化点火特点是部件少，不需要外部能量源，简单安全，无 电磁干扰，重量轻，价格便宜。
单组元肼的催化点火已经广泛应用于空间小型液体火箭发动 机。关于液氢液氧的催化点火技术，尚处于发展之中，美国 Lewis 研究中心对此已作了大量研究，表明这种点火技术对于 可重复使用发动机的多次点火具有可行性。
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采用少量特殊流体，即自燃点火剂，它能和主推进剂的一个 组元自燃，但不和另一个组元自燃。经常采用的是与氧自燃 的流体（如三乙基铝，三乙基硼），先于煤油喷入推力室， 当自燃点火剂与氧相遇即发生自燃，高温的燃烧产物点燃随 后进入的主推进剂。
化学点火简单可靠，一般只用于一次点火，如图（ a ）所示。 对于多次点火，需要独立的自燃点火剂供应系统，图 （ b ）所示，但点火次数有限。
电火花点火技术常用于氢氧发动机的点火过程。
火花塞安装在专用点火喷嘴内，点火喷嘴通常都设在燃烧室
( 包括燃气发生器 ) 的喷注器中心，并有独立的氢、氧供应系
统。在火花塞通电发火花时，气氧和气氢进入点火喷嘴而点
火，形成—个大火炬，当主系统的大量氢和氧进入燃烧室时
，已有一个大火炬在燃烧，形成火炬式点火。
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2.5 其它新型点火技术
等离子体点火技术 激光点火技术
气动谐振点火技术 爆震波点火技术
等等
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问题？
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主要缺点：必须要有气相起动组元的供应系统和大功率的电
源；在真空条件下高压电路系统的工作可靠性差，除氢 - 氧
组元外，点火室内不太干净的“气体”容易引起电火花塞产
生故障；结构较复杂，重量相对较大。
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烟火点火器可以设计成直接安装在推力室头部上或燃烧室里，或
者通过喷管从外面伸到燃烧室里去，用烟火点火器产生的火焰直
接点燃主推进剂。
烟火点火方案十分可靠，结构简单，经常用于地面级（图
（ a ））或上面级（图（ b ））发动机点火，可以有多种安装形
式（图（ c ）或（ d ））
它的主要缺点是每个点火器只能实现一次点火。在采用多个点火
2.4 催化点火技术
催化点火技术中使用的催化剂有颗粒状的催化剂床和整块海 绵状的催化剂床。
颗粒状的催化剂拥有很高的比表面积，其缺点是对于一个压 得很紧的颗粒催化剂床，其压降很大，而且颗粒之间存在由 于热应力或机械应力等引起的磨损。
海绵状的催化剂床是一个整体结构，对推进剂的压降很小， 没有磨损，寿命较长，有较强的设计适应性。
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（ a） （ b ） 6 2018年4月21日 星期六
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（ c） （ d ）（ c ） （ d ） 7 2018年4月21日 星期六
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（ e）
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2.3 电火花点火技术
主要优点：已在发动机上经过较长时间的实际使用，方便可
靠，技术已经非常成熟。可以多次点火，因此在美国的 SSME
和 Apollo 的登月飞行的 J-2 氢氧发动机都采用了这种点火技
术。此外，在美国 RL-10 、日本的 LE-5A 、 LE-7 和俄罗斯的
PД-0120 等氢氧发动机上都有成功的应用。
化学点火的点火延迟时间不易控制，而且自燃点火剂有毒， 不便于勤务处理。
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（ a ）一次点火
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点 火 2018年4月21日 星期六
（ b ）多次
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2.2 烟火点火技术技术
烟火点火技术可以应用于各种非自燃推进剂的点火。