[0001] 本发明涉及火箭发动机技术领域，尤其是指一种液氧煤油发动机多次启动点火系统及点火方法。

[0002] 目前液氧煤油火箭发动机的点火方式主要有烟火点火、火炬点火、化学点火等。烟火点火是通过点燃火药药柱形成高温燃气将进入燃气发生器或推力室的推进剂点燃，由于
该方法每次点火都需要消耗一支点火器，在多次点火系统中需要并联安装多个点火器，局
限性较大；火炬点火是在发动机主燃烧室点火前，在燃烧室内形成一支稳定的火炬，这种方
案将火炬从推力室头部进入或者通过喷管出口进入燃烧室，该方法缺点是难以形成可靠的
火炬。

[0003] 液氧煤油非自燃推进剂主要以化学点火剂点火为主，该化学物遇氧即可发生自燃，目前液氧煤油火箭发动机点火主要采用点火导管贮存点火剂，点火导管为一次性使用，
对于需要二次启动的飞行任务也是需要安装两个点火导管，而且仅推力室路点火采用点火
剂点火方式，发生器路点火一般仍采用烟火点火方式。

[0004] 需要一种便于多次启动的点火系统。

[0036] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基
于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0037] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0038] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非
另有明确具体的限定。

[0039] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的
连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理
解上述术语在本发明中的具体含义。

[0040] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特
征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示
第一特征水平高度小于第二特征。

[0041] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点
可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可
以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

[0042] 实施例

[0043] 请参阅图1，本实施例提供了一种液氧煤油发动机多次启动点火系统，包括：通过管路依次连接的气体驱动单元1、气体控制器2、点火剂贮箱3、膜片阀4、点火剂控制器5、点
火路单向阀6、点火路调节装置7、发生器点火路调节装置8、发生器点火剂控制器9和发生器
点火喷嘴10，其中管路包括气体驱动路、点火路、煤油路和吹除路。

[0044] 气体驱动单元1通过气体驱动路与点火剂贮箱3连接，点火剂贮箱3优选为多层金属波纹容器，点火剂贮箱3包括气腔和液腔，其中气腔为空腔，液腔中储存有点火剂，根据不
同点火剂量实现发动机多次点火，多次重复使用。气体控制器2设置在气体驱动路上，气体
控制器2用于向点火剂贮箱3释放高压气体，高压气体充满气腔同时向液腔移动，以驱动点
火剂贮箱3的液腔中的点火剂沿点火路输送至发生器点火喷嘴及推力室点火喷嘴。

[0045] 点火剂贮箱3通过点火路与发生器点火喷嘴10连接，膜片阀4、点火剂控制器5、点火路单向阀6、点火路调节装置7和发生器点火路调节装置8依次设置在点火路上。优选的，
所述点火路调节装置7和发生器点火路调节装置8均为节流圈，通过在点火路设置节流圈，
能够精确控制推力室点火路和发生器点火路的点火剂流量。

[0046] 所述点火路单向阀6与点火路调节装置7之间设有合路管路，煤油供应单元11通过煤油路与所述合路管路连接，煤油路单向阀12设置于煤油路上，煤油路单向阀12用于防止
点火剂、氮气以及煤油等反窜回煤油路。

[0047] 所述点火路调节装置7和发生器点火路调节装置8之间设有总装导管，所述总装导管连接有推力室点火路，推力室点火路上依次设置有推力室点火路单向阀13和推力室点火
喷嘴14，推力室点火路单向阀13能够有效防止点火后燃气反窜回点火路。

[0048] 所述气体驱动单元1通过吹除路与所述合路管路连接，吹除路上依次设置有吹除路控制器15和吹除路单向阀16，吹除路控制器15用于向点火路释放高压气体进行吹除处
理，以保证下次点火时，点火路中无异物以及残余点火剂及煤油，确保对下次点火过程中点
火剂充填时间无影响。吹除路单向阀16用于防止点火后燃气反窜回吹除路。

[0049] 优选的，所述气体控制器2、点火剂控制器5、发生器点火剂控制器9和吹除路控制器15均为电磁阀，通过电磁阀能够方便可靠地控制各管路的连通或断开。

[0050] 本实施例中，所述气体驱动单元1为高压气瓶，通过高压气瓶储存足够的高压气体，再通过高压气体驱动点火剂沿点火路进入发生器点火喷嘴10及推力室点火喷嘴14，或
通过高压气体向点火路释放高压气体进行吹除处理，能够起到很好的驱动吹除效果。

[0051] 为了能够确保发动机能够有足够多的高压气体进行多次启动点火，系统还包括充气单元17，所述充气单元17通过气体驱动充气阀18与所述气体驱动单元1连接。

[0052] 为了防止杂质进入高压气瓶中，影响点火路，所述充气单元17与所述气体驱动充气阀18之间设有过滤器19，通过过滤器19能够有效过滤气体中颗粒体积超标的杂质，保证
发动机点火路的安全可靠。

[0053] 所述充气单元17供应的气体为氮气，采用氮气作为高压气体，能够有效降低制造驱动气体的成本。

[0054] 为了能够精确控制发动机中各部件的配合动作，系统还包括控制单元，所述控制单元分别与所述气体控制器2、点火剂控制器5、发生器点火剂控制器9和吹除路控制器15连
接。

[0055] 为了保证系统能够更为稳定可靠地工作，系统还包括第一压力检测器21、第二压力检测器22、第三压力检测器23、第四压力检测器24、第五压力检测器25和第六压力检测器
26，所述第一压力检测器21、第二压力检测器22、第三压力检测器23、第四压力检测器24、第
五压力检测器25和第六压力检测器26分别与所述控制单元连接；

[0056] 所述第一压力检测器21设置于所述气体驱动单元1与所述气体控制器2之间；

[0057] 所述第二压力检测器22设置于所述气体控制器2与所述点火剂贮箱3之间；

[0058] 所述第三压力检测器23设置于所述膜片阀4与所述点火剂控制器5之间；

[0059] 所述第四压力检测器24设置于所述点火路调节装置7与发生器点火路调节装置8之间；

[0060] 所述第五压力检测器25设置于所述推力室点火路单向阀13与推力室点火喷嘴14之间；

[0061] 所述第六压力检测器26设置于所述发生器点火剂控制器9与发生器点火喷嘴10之间。

[0062] 请参阅图2以及图3，第一次点火前，充气单元17对气体驱动单元1的高压气瓶进行充气，充气完成时，第一压力检测器21检测当前高压气瓶的压力为P1A，打开气体控制器2
后，高压气瓶的压力P1A突然下降，同时第二压力检测器22检测到的压力P2A突然上升，在持
续一端时间后，膜片阀4切破，第三压力检测器23检测到的压力P3A突然上升，并随后线性增
加至点火剂贮箱3的气腔、液腔压力平衡状态。

[0063] 点火剂贮箱3的气腔、液腔压力平衡后，打开点火剂控制器5，第四压力检测器24检测到的压力P4A有明显爬升动作并达到平衡状态，随后第五压力检测器25检测到的压力P5A
有明显爬升动作并达到平衡状态，然后打开发生器点火路控制器9，第六压力检测器26检测
到的压力P6A有爬升动作，并达到平衡状态。

[0064] 两次点火之间，充气单元17再次对高压气瓶进行充气，并开启吹除路控制器15，通过吹除路对点火路进行吹除，将点火路中残留的点火剂及煤油吹除干净。

[0065] 充气单元17再次对高压气瓶进行充气，此时第一压力检测器21检测当前高压气瓶的压力为P1B，再次打开气体控制器2，高压气瓶的压力P1B突然下降，同时第二压力检测器
22检测到的压力P2B突然上升，由于膜片阀4已破裂，第三压力检测器23检测到的压力P3B会
线性增加至点火剂贮箱3的气腔、液腔压力平衡状态。

[0066] 点火剂贮箱3的气腔、液腔压力平衡后，打开点火剂控制器5，第四压力检测器24检测到的压力P4B有明显爬升动作并达到平衡状态，随后第五压力检测器25检测到的压力P5B
有明显爬升动作并达到平衡状态，然后打开发生器点火路控制器9，第六压力检测器26检测
到的压力P6B有爬升动作，并达到平衡状态。

[0067] 由此可以通过多个压力检测器实现到达推力室和发生器的点火剂时间精确控制。

[0068] 本发动机的工作原理如下：

[0069] 打开气体控制器2，气体驱动单元1的气体挤压点火剂贮箱3的气腔，点火剂贮箱3的液腔中的点火剂受到挤压力后向点火剂贮箱3的出口方向移动，设置在点火剂贮箱3出口
处的膜片阀4受到一定压力后随即破裂，随后打开点火剂控制器5，点火剂沿点火路、总装导
管和推力室点火路输送往推力室点火喷嘴14，在这过程中，对发生器点火剂控制器9进行控
制，使点火剂同时到达推力室点火喷嘴14和发生器点火喷嘴10进行发动机点火。

[0070] 点火完成后，关闭气体控制器2和点火剂控制器5，煤油供应单元将煤油通过煤油路输送至发生器点火喷嘴10及推力室点火喷嘴14进行冷却，冷却完成后，煤油供应单元停
止供应煤油，开启吹除路控制器15，通过气体驱动单元1的气体对点火路进行吹除处理，将
点火路中的点火剂与煤油吹除，以准备下一次的发动机启动。

[0071] 从上述描述可知，本发明的有益效果在于：提供了一种能够对推力室和发生器两路点火剂到达时间精确控制的点火系统，该系统通过流量调节元件对点火剂供应流量进行
精确分配和调节，从而实现多次点火并且可以重复使用，该系统还可在发动机点火完成后
通过煤油供应单元用煤油对推力室和发生器点火喷嘴进行冷却，增加了该点火系统的可靠
性。

[0072] 本发明还涉及一种基于上述实施例所述的点火系统的点火方法，包括：

[0073] S1、依次开启气体控制器2和点火剂控制器5，通过气体驱动单元1的驱动气体驱动点火剂充填点火路；

[0074] 在开启气体控制器和点火剂控制器之前，通过充气单元对气体驱动单元的高压气瓶进行充气，达到预设压力值后停止充气动作。

[0075] 随后打开气体控制器，气体驱动单元的高压气瓶中的高压气体沿气体驱动路进入点火剂贮箱的气腔，气腔的体积变大，进而压缩液腔的体积，使储存在液腔中的点火剂收到
挤压力向点火剂贮箱的出口方向移动，在突破点火剂贮箱出口处的膜片阀后，打开点火剂
控制器，使点火剂沿点火路、总装导管和推力室点火路输送往推力室点火喷嘴。其中点火路
调节装置能够精确控制点火剂的流量。

[0076] S2、打开发生器点火剂控制器9，使点火剂同时到达推力室点火喷嘴14和发生器点火喷嘴10，并进行点火；

[0077] 为了能够保证正常进行发动机点火，还需要精准控制发生器点火剂控制器的开启，使点火剂同时到达推力室点火喷嘴和发生器点火喷嘴。其中发生器点火路调节装置能
够精确控制流向发生器点火喷嘴的点火剂的流量。

[0078] S3、点火完成后，关闭气体控制器2和点火剂控制器9；

[0079] 点火完成后，关闭气体控制器和点火剂控制器，通过充气单元对气体驱动单元的高压气瓶进行充气，达到预设压力值后停止充气动作；同时煤油供应单元将煤油通过煤油
路输送至发生器点火喷嘴及推力室点火喷嘴进行冷却，冷却完成后，煤油供应单元停止供
应煤油。

[0080] 为下一次发动机启动做准备。

[0081] S4、判断是否需要再次点火，是则进入步骤S5；

[0082] 根据火箭飞行任务，判断是否需要再次点火，是则进入步骤S5。

[0083] S5、打开吹除路控制器15，气体驱动单元1的驱动气体通过吹除路对点火路进行吹除，吹除完成后关闭吹除路控制器15；

[0084] 需要再次点火时，在点火动作之前，先打开吹除路控制器，通过气体驱动单元的驱动气体通过吹除路对点火路进行吹除，以保证将点火路中的点火剂与煤油吹除干净，保证
二次点火时，点火路中无残余点火剂及煤油，避免了二次点火的不利影响。

[0085] S6、回到步骤S1。

[0086] 吹除工作完成后，回到步骤S1，进行新的一次点火动作。

[0087] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技
术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。