一种运载火箭低温推进剂增压输送系统和输送方法与流程

本发明涉及运载火箭，具体涉及一种运载火箭低温推进剂增压输送系统和输送方法。

背景技术：

1、目前各航天大国对地-月、地-火以及其他深空探索任务的需求日益增加，伴随着空间技术产业化、商业化的发展，研究“绿色”、高运载能力、高可靠功能的运载器成为热点。液氧甲烷动力系统以及推进剂成本低、重复使用性能好、无毒无污染，使用维护方便、综合性能好等优点得到了各国航天机构的青睐。

2、国内外对液氧低温推进剂动力系统已经进行了大量的研究工作，开展了相关的关键技术研究。目前国内低温推进剂动力系统均属于小、中型阶段，要实现载人登月、星链、星网的目标，就离不开大型、重型运载火箭，大型、重型运载火箭主要作为载人登月的运载工具也可以作为大型空间站组件、星链、星网计划的运输工具。目前液氧低温推进剂大型、重型运载火箭的动力系统在国内技术发展落后，液氧低温推进剂大型、重型运载火箭的动力系统已经成为国内迫切攻克的关键核心技术，从性能、时间、经济性、技术难度、工作可靠性等综合考虑，研制一种高可靠性、研制难度低、生产成本低的液氧低温推进剂动力系统是当务之急。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种运载火箭低温推进剂增压输送系统和输送方法，在保证可靠性的同时，降低研制难度、节省成本并缩短研制周期。

2、为达上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种运载火箭低温推进剂增压输送系统，所述输送系统包括：低温推进剂箱和氧箱，所述低温推进剂箱位于所述氧箱的上方；

3、闭式自生增压组件，与所述低温推进剂箱连接，用于对所述低温推进剂箱进行自生增压，并控制所述低温推进剂箱的气枕压力；

4、开式自生增压组件，与所述氧箱连接，用于对所述氧箱进行自生增压；

5、低温推进剂输送组件，与所述低温推进剂箱的后底连接，用于将所述低温推进剂箱中的低温推进剂输送至发动机的低温推进剂泵入口。

6、在一些可能的实施方式中，所述闭式自生增压组件包括：低温推进剂自生增压加温器、多路过滤器、多路增压电磁阀、第一消能器、第一压力传感器、增压控制器和电缆；

7、所述低温推进剂自生增压加温器中的低温推进剂先经过所述多路过滤器和所述多路增压电磁阀汇集一路后，再经过所述第一消能器对所述低温推进剂箱进行自生增压；

8、所述第一压力传感器用于测量所述低温推进剂箱的气枕压力，并把所述低温推进剂箱的气枕压力发送至所述增压控制器，所述增压控制器用于根据所述低温推进剂箱的气枕压力通过所述电缆控制所述多路增压电磁阀开启和关闭。

9、在一些可能的实施方式中，所述开式自生增压组件包括：氧自生增压加温器和第二消能器，所述氧自生增压加温器与所述第二消能器通过管路连接；

10、所述氧自生增压加温器用于将氧化剂储箱中的液氧经过所述发动机的换热器后，通过所述第二消能器对所述氧箱进行自生增压；

11、所述氧箱上还设置有第二压力传感器，用于测量所述氧箱内的气枕压力。

12、在一些可能的实施方式中，所述低温推进剂输送组件包括：低温推进剂主输送管路和多通；

13、所述低温推进剂主输送管路的一端与所述低温推进剂箱的后底连接，另一端与所述多通的输送主管路连接；

14、所述低温推进剂主输送管路将所述低温推进剂箱中的低温推进剂通过所述多通的输送主管路和输送分支管路输送至所述发动机的低温推进剂泵入口。

15、在一些可能的实施方式中，所述低温推进剂主输送管路包括：连接部和输送部，所述连接部位于所述输送部的两端，分别用于将所述输送部与所述低温推进剂箱的后底和所述多通的输送主管路连接；

16、所述输送部包括补偿器和输送管，所述补偿器位于所述输送管的两端；

17、所述连接部包括法兰和活套，所述法兰通过所述活套套设在所述补偿器上。

18、在一些可能的实施方式中，所述低温推进剂输送组件还包括金属膜盒式蓄压器，位于所述多通的输送分支管路与所述发动机的低温推进剂泵入口之间，所述低温推进剂通过所述金属膜盒式蓄压器进入所述低温推进剂泵入口。

19、在一些可能的实施方式中，所述低温推进剂箱上设置有第一保险阀，当所述低温推进剂箱的气枕压力高于所述第一保险阀的打开压力时，所述第一保险阀自动打开；当所述低温推进剂箱的气枕压力低于所述第一保险阀的关闭压力时，所述第一保险阀自动关闭。

20、在一些可能的实施方式中，所述氧箱上设置有第二保险阀，当所述氧箱气枕压力高于所述第二保险阀的打开压力时，所述第二保险阀自动打开，当所述氧箱的气枕压力低于所述第二保险阀的关闭压力时，所述第二保险阀自动关闭。

21、在一些可能的实施方式中，所述多路增压电磁阀包括：主路电磁阀、第一路辅助电磁阀、第二路辅助电磁阀和备保路电磁阀。

22、第二方面，本发明实施例提供了一种运载火箭低温推进剂增压输送方法，该方法包括：

23、通过与低温推进剂箱连接的闭式自生增压组件控制所述低温推进剂箱的气枕压力；

24、通过与氧箱连接的开式自生增压组件控制所述氧箱的气枕压力；

25、通过低温推进剂输送组件将所述低温推进剂箱中的低温推进剂输送至发动机的低温推进剂泵入口。

26、在一些可能的实施方式中，所述的通过与低温推进剂箱连接的闭式自生增压组件控制所述低温推进剂箱的气枕压力，具体包括：

27、通过第一压力传感器测量所述低温推进剂箱的气枕压力，并把所述低温推进剂箱的气枕压力发送至增压控制器，所述增压控制器根据所述低温推进剂箱发送的气枕压力通过所述电缆控制所述多路增压电磁阀的开启和关闭。

28、在一些可能的实施方式中，所述多路增压电磁阀包括：主路电磁阀、第一路辅助电磁阀、第二路辅助电磁阀和备保路电磁阀，所述的增压控制器通过所述电缆控制所述多路增压电磁阀的开启和关闭，具体包括：

29、所述的增压控制器判断增压输送系统的增压工作是否结束，如果已经结束，则关闭所述多路增压电磁阀，反之，判断p0是否大于p1；

30、如果p0是否大于p1，则打开主路电磁阀、第一路辅助电磁阀、第二路辅助电磁阀和备保路电磁阀；反之，继续判断p0是否大于p1且小于p2；

31、如果p0大于p1且小于p2，则打开主路电磁阀、第一路辅助电磁阀和第二路辅助电磁阀，备保路电磁阀保持上一状态；反之，继续判断p0是否大于等于p2且小于p3；

32、如果p0大于等于p2且小于p3，则打开主路电磁阀和第一路辅助电磁阀，关闭备保路电磁阀，第二路辅助电磁阀保持上一状态；反之，继续判断p0是否大于等于p3且小于p4；

33、如果p0大于等于p3且小于p4，则打开主路电磁阀，关闭备保路电磁阀，第一路辅助电磁阀和第二路辅助电磁阀保持上一状态；反之，继续判断p0是否大于等于p4且小于p5；

34、如果p0大于等于p4且小于p5，则打开主路电磁阀，关闭备保路电磁阀和第二路辅助电磁阀，第一路辅助电磁阀保持上一状态；反之，则打开主路电磁阀，关闭备保路电磁阀、第二路辅助电磁阀和第一路辅助电磁阀；

35、其中，p0为低温推进剂箱的气枕压力，p1为备保路电磁阀的开启阈值，p2为备保路电磁阀的关闭阈值，兼第二路辅助电磁阀的开启阈值，p3为第一路辅助电磁阀开启阈值，p4为第二路辅助电磁阀的关闭阈值，p5为第一路辅助电磁阀的关闭阈值。

36、上述技术方案的有益技术效果在于：

37、本发明实施例提供的一种运载火箭低温推进剂增压输送系统和输送方法，该输送系统包括：低温推进剂箱和氧箱，低温推进剂箱位于所述氧箱的上方；闭式自生增压组件，与低温推进剂箱连接，用于控制低温推进剂箱的气枕压力；开式自生增压组件，与氧箱连接，用于控制氧箱的气枕压力；低温推进剂输送组件，与低温推进剂箱的后底连接，用于将低温推进剂箱中的低温推进剂输送至发动机。本发明实施例中，通过闭式自生增压组件和开式自生增压组件分别对低温推进剂箱和氧箱进行自生增压，在保证可靠性的同时，降低研制难度、节省成本并缩短研制周期，另外，低温推进剂箱在氧箱的上面，能够降低上箱主输送管路中剩余推进剂的质量，减少死重，提高火箭的运载能力。