[發明專利]一種推進劑管路交叉輸送系統

無效

• 申請號: 201310577108.2
• 申請日: 2013-11-18
• 公開（公告）號: CN103670800A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 馬方超;劉文川;張立強;丁建春;修建生;周浩洋;曾斌;史淑娟;林楊;滿滿;吳姮;帥彤
• 申請（專利權）人: 北京宇航系統工程研究所;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: F02K9/58
• 分類號: F02K9/58;F02K9/44
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明涉及一種用于助推器和芯級火箭之間推進劑共用管理的交叉輸送系統。

背景技術

對于液體運載火箭，目前多采用助推與芯級分別采用獨立的貯箱自帶推進劑的形式，助推和芯級分別配置獨立的推進劑輸送系統將貯箱內的推進劑輸送給各自的發動機使用。助推級和芯級發動機同時點火飛行，分別消耗自身攜帶的推進劑，當助推級貯箱內的推進劑消耗完畢后，助推分離，芯級繼續消耗自身剩余推進劑飛行，直到芯級推進劑耗關機。這種推進劑利用方相對獨立，一旦助推發動機出現故障關機后，助推貯箱內的推進劑得不到充分利用，將直接導致發射任務失敗。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種推進劑管路交叉輸送系統，通過改進液體運載火箭的推進劑利用方式實現助推器和芯級推進劑共用，可以提高火箭運載能力并能夠實現動力系統冗余。

本發明的技術解決方案是：一種推進劑管路交叉輸送系統，包括氧化劑單向閥、第一氧化劑隔離閥、氧化劑分離閥、第二氧化劑隔離閥、氧化劑交叉輸送管路、燃燒劑單向閥、第一燃燒劑隔離閥、燃燒劑分離閥、第二燃燒劑隔離閥、燃燒劑交叉輸送管路、燃燒劑啟動隔離閥、氧化劑啟動隔離閥、助推燃燒劑輸送管、助推氧化劑輸送管、芯一級氧化劑輸送管和芯一級燃燒劑輸送管；

助推級貯箱內的氧化劑由助推氧化劑輸送管引出后分成兩路，一路將氧化劑送至助推級發動機使用，另一路依次串聯氧化劑單向閥、第一氧化劑隔離閥、氧化劑分離閥和第二氧化劑隔離閥后形成氧化劑交叉輸送管路匯入芯一級氧化劑輸送管；芯一級貯箱內的氧化劑經芯一級氧化劑輸送管引出，然后串接氧化劑啟動隔離閥后與氧化劑交叉輸送管路連通并接至芯一級發動機；

助推級貯箱內的燃燒劑由助推燃燒劑輸送管引出后分成兩路，一路將燃燒劑送至助推級發動機使用，另一路依次串聯燃燒劑單向閥、第一燃燒劑隔離閥、燃燒劑分離閥和第二燃燒劑隔離閥后形成燃燒劑交叉輸送管路匯入芯一級燃燒劑輸送管；芯一級貯箱內的燃燒劑經芯一級燃燒劑輸送管引出，然后串接燃燒劑啟動隔離閥后與燃燒劑交叉輸送管路連通并接至芯一級發動機。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明通過在助推器與芯級之間設置交叉輸送管路、單向閥、隔離閥和分離閥，實現推進劑的共用。在助推飛行階段，助推器和芯級的發動機同時點火，發動機只消耗助推器貯箱內的推進劑，助推器內推進劑消耗完畢后，芯級隔離閥打開，芯級貯箱內的推進劑繼續供給芯級發動機使用，交叉輸送管路上的隔離閥關閉保證管路密封，分離閥分離后實現助推器與芯級的分離。在助推器分離后，火箭的結構重量減輕，而芯級貯箱內仍保留滿箱的推進劑，因此能夠大大提高其運載能力。另外，當助推器一臺發動機出現故障時，現役運載火箭在能夠保證火箭姿態的前提下，助推器貯箱內的推進劑得不到利用，將減弱其有效載荷的入軌能力。若采用交叉輸送技術，助推器貯箱內的推進劑仍然可以通過交叉輸送管路繼續提供給芯級發動機使用，保證發動機出現故障時火箭仍可以將有效載荷送入預定軌道。

本系統可以提高液體運載火箭的運載能力，使其能夠達到三級火箭的效率。使用交叉輸送系統與不使用交叉輸送系統相比能夠提高大約12%的運載能力。當助推飛行段，其中一臺發動機出現故障時，推進劑可通過交叉輸送管路繼續輸送給其他發動機使用，從而實現了動力系統冗余。

附圖說明

圖1為本發明系統的組成原理框圖。1—氧化劑單向閥，2—第一氧化劑隔離閥，3—氧化劑分離閥，4—第二氧化劑隔離閥，5—氧化劑交叉輸送管路，6—燃燒劑單向閥，7—第一燃燒劑隔離閥，8—燃燒劑分離閥，9—第二燃燒劑隔離閥，10—燃燒劑交叉輸送管路，11—燃燒劑啟動隔離閥，12—氧化劑啟動隔離閥，13—助推燃燒劑輸送管，14—助推氧化劑輸送管，15—芯一級氧化劑輸送管，16—芯一級燃燒劑輸送管。

具體實施方式

推進劑交叉輸送技術一種高效的推進劑利用技術，通過交叉輸送管路將助推器和芯級推進劑輸送管路連接起來，在助推飛行段，助推器貯箱中的推進劑在供給自身發動機的同時，通過交叉輸送管路輸送給芯級發動機使用。它主要適用于兩級或多級并聯同時啟動工作的飛行器，如捆綁式運載火箭和航天飛機等，能夠有效提高運載火箭的運載能力并能夠實現動力系統冗余。