[發明專利]一種適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統

在審

• 申請號: 202111532011.0
• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN114275194A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 楊毅;高朝輝;汪小衛;張旭輝;李揚;董曉琳;吳勝寶
• 申請（專利權）人: 中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: B64G1/40
• 分類號: B64G1/40
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

本發明公開了一種適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統，包括：氣源、主增壓管路、輔增壓管路、調節管路、主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥、調節路電磁閥、壓力傳感器、液氫貯箱和控制計算機；壓力傳感器，用于對液氫貯箱內的壓力進行監測；控制計算機，用于根據壓力傳感器輸出的壓力值，控制主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥和調節路電磁閥的開關狀態，將氣源提供的氣氫通過主增壓管路、輔增壓管路和調節管路中的任意一個或多個輸送至液氫貯箱，為液氫貯箱提供穩定的增壓氣氫，維持液氫貯箱的內部壓力在指定壓力以上。本發明實現了核運載器增壓系統大尺寸快速補壓、多工況穩定增壓，適用于載人探火核運載器貯箱增壓。

技術領域

本發明屬于運載器貯箱增壓技術領域，尤其涉及一種適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統。

背景技術

核熱推進利用核裂變釋放的巨大能量作為來源，可以實現高達900s的比沖，是傳統化學推進的兩倍以上，國內外多數載人探火方案均考慮使用以核熱推進為動力的核運載器以降低出發規模。

增壓輸送系統是動力系統的重要組成部分，用于在發動機工作期間，為液氫貯箱提供一定范圍內的壓力，以保證液氫在進入渦輪泵時具有安全合理的壓力，避免發生氣蝕問題導致發動機工作失效。相對于傳統化學推進，以載人探火為任務背景的核運載器，在貯箱增壓方面設計時需考慮以下兩點：

(1)從任務需求來說，液氫加注量大，發動機多次工作間隔時間長：對于長期在軌貯存的液氫工質，其貯箱氣枕溫度、壓力始終維持在較低的飽和狀態，為保證多次啟動發動機工作前較大體積氣枕的壓力迅速上升到指定指標，需要箭上增壓系統進行大流量快速補壓。

(2)從核熱推進特點來說，動力系統僅使用一種推進劑，發動機起動關機時間長、長期處于低工況工作狀態：反應堆起動和停堆是一個緩慢的過程，發動機將在小流量低工況的情況下工作較長時間。不同于傳統增壓系統的僅需滿足穩定工作段的增壓需求，核運載器貯箱增壓系統需同時考慮起動補壓段、低工況工作段、穩定工作段的增壓流量需求。

可見，傳統運載火箭增壓技術難以滿足核運載器增壓需求。

發明內容

本發明的技術解決問題：克服現有技術的不足，提供一種適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統，實現了核運載器增壓系統大尺寸快速補壓、多工況穩定增壓，適用于載人探火核運載器貯箱增壓。

為了解決上述技術問題，本發明公開了一種適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統，包括：氣源、主增壓管路、輔增壓管路、調節管路、主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥、調節路電磁閥、壓力傳感器、液氫貯箱和控制計算機；

氣源分別通過主增壓管路、輔增壓管路和調節管路連接至液氫貯箱；

主增壓管路、輔增壓管路和調節管路上分別設置有主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥和調節路電磁閥；

壓力傳感器設置在液氫貯箱內，用于對液氫貯箱內的壓力進行監測；

控制計算機分別與壓力傳感器、主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥和調節路電磁閥連接，用于在核熱發動機工作期間，根據壓力傳感器輸出的壓力值，確定液氫貯箱的當前壓力值；根據液氫貯箱的當前壓力值，控制主增壓路電磁閥、輔增壓路電磁閥和調節路電磁閥的開關狀態，將氣源提供的氣氫通過主增壓管路、輔增壓管路和調節管路中的任意一個或多個輸送至液氫貯箱，為液氫貯箱提供穩定的增壓氣氫，維持液氫貯箱的內部壓力在指定壓力以上。

在上述適用于核運載器多工況貯箱增壓的自生增壓系統中，還包括：增壓孔板A、增壓孔板B和增壓孔板C；

增壓孔板A設置在主增壓管路上，位于主增壓路電磁閥與液氫貯箱之間，用于實現主增壓管路的增壓；

增壓孔板B設置在輔增壓管路上，位于輔增壓路電磁閥與液氫貯箱之間，用于實現輔增壓管路的增壓；