[發明專利]一種液氧甲烷火箭增壓裝置及液氧甲烷火箭

有效

• 申請號: 202011068782.4
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN111928104B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 彭小波;張璽;熊宴斌
• 申請（專利權）人: 北京星際榮耀空間科技有限公司;北京星際榮耀科技有限責任公司;北京星際智造科技有限公司
• 主分類號: F17C1/00
• 分類號: F17C1/00;F17C7/00;F17C13/00;F17D1/02;F17D3/01;F02K9/60;F02K9/50
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 鄭越

本發明涉及液體火箭技術領域，具體涉及一種液氧甲烷火箭增壓裝置及液氧甲烷火箭。一種液氧甲烷火箭增壓裝置，包括：液氧貯箱，設有增壓氣體進口;液甲烷貯箱，內設有增壓氣瓶，所述增壓氣瓶通過管路與所述增壓氣體進口連通。本發明提供了一種在保證安全性的基礎上，成本較低的液氧甲烷火箭增壓裝置及液氧甲烷火箭。

技術領域

本發明涉及液體火箭技術領域，具體涉及一種液氧甲烷火箭增壓裝置及液氧甲烷火箭。

背景技術

液氧甲烷推進劑具有來源廣泛、成本低、無毒環保、性能較高的特點，更加適宜于重復使用、低成本火箭運載器的使用要求，是未來航天運載器的理想液體動力選擇之一。目前國內外多家航天企業正在研發液氧甲烷火箭及火箭發動機。增壓系統用于提供液體火箭推進劑貯箱氣枕壓力，增壓氣體進入推進劑貯箱，膨脹后占據推進劑排出后的空間，對液體推進劑產生工作壓力，一方面滿足發動機飛行過程中所需要的發動機入口推進劑工作壓力條件，另一方面用于滿足維持火箭推進劑貯箱足夠強度和剛度所需要的內壓要求。

液體火箭的貯箱貯氣式增壓系統是指預先貯存在火箭上貯氣裝置內的增壓介質以一定流量進入貯箱增壓的方式。目前國內外常用的貯氣式增壓系統主要包括常溫高壓氣態增壓和低溫高壓氣態增壓。常溫高壓氣態增壓是指增壓介質在常溫下貯存在高壓氣瓶中，當需要增壓時將氣瓶中的氣體輸送到貯箱增壓，增壓氣體進貯箱前可進行加溫以提高增壓效率。低溫高壓氣態增壓則是指將高壓氣瓶貯存在低溫推進劑中，從而獲得較高的貯氣密度，可以減少增壓氣體貯氣瓶的數量或體積，增加了火箭的有效載荷。由于液氧的強氧化性，把氣瓶放在液氧貯箱內，復合材料氣瓶中的非金屬材料和鋁合金內襯都有可能和液氧發生燃燒反應，存在較大的安全性問題。普通鈦合金材料因其具有的比強度高、耐腐蝕性能好等優點，且具有優越的低溫性能，可作為液氫、液氮、甚至液氦環境下使用的壓力容器材料，在長征系列運載火箭氣瓶增壓系統中得到了穩定、可靠的應用，但是普通鈦合金與液氧接觸存在爆炸風險；而阻燃鈦合金材料在正式應用在液氧環境前還需要更多的安全性試驗，且其材料成本是普通鈦合金的十倍甚至更高；其他與液氧相容性較好的材料如高溫合金則存在著比重較大的缺點。因此，如何將增壓氣瓶與增壓裝置裝配設置，以在保證系統的安全性的基礎上降低成本是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題在于克服現有低溫高壓氣態增壓技術應用到液氧甲烷火箭中增壓裝置成本較高，存在安全隱患的缺陷，從而提供一種在保證安全性的基礎上，成本較低的液氧甲烷火箭增壓裝置及液氧甲烷火箭。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種液氧甲烷火箭增壓裝置，包括：

液氧貯箱，設有增壓氣體進口;

液甲烷貯箱，內設有增壓氣瓶，所述增壓氣瓶通過管路與所述增壓氣體進口連通。

可選地，所述液甲烷貯箱內還設有換熱結構，所述增壓氣瓶的出口與所述換熱結構的進口連通，所述換熱結構的出口與所述管路連通。

可選地，所述換熱結構包括換熱盤管和設于所述液甲烷貯箱內壁上部的支架，所述換熱盤管安裝在所述支架上。

可選地，所述管路暴露在所述液甲烷貯箱和液氧貯箱的外部。

可選地，所述換熱結構的出口與所述增壓氣體進口之間的管路上設有氣體流量調節結構。

可選地，所述氣體流量調節結構包括串聯設置的閥門和限流孔板。

可選地，所述閥門和限流孔板并聯設置有多組。

可選地，還包括與所述氣體流量調節結構并聯設置的控制器和壓力檢測器，所述控制器接收所述壓力檢測器發送的信號，并控制所述氣體流量調節結構的開閉。

可選地，還包括設于所述增壓氣體進口的消能器。

還提供了一種液氧甲烷火箭，包括本發明所述的液氧甲烷火箭增壓裝置。