[发明专利]一种航天器推进剂贮箱热防护及地面加热方法

说明书

本发明公开了一种航天器推进剂贮箱热防护及地面加热方法，航天器推进剂贮箱组合式热防护层包括高硅氧玻璃纤维毡、防燃细平布罩和镀铝聚酰亚胺薄膜；包括如下步骤：首先将聚酰亚胺薄膜式加热器粘贴于贮箱壳体外表面，将温度传感器安装于燃料液口法兰处；其次将高硅氧玻璃纤维毡通过粘接剂粘接在贮箱壳体外表面；然后用防燃细平布罩包覆在高硅氧玻璃纤维毡外表面上；再次用镀铝聚酰亚胺薄膜粘接于防燃细平布罩外侧；最后镀铝聚酰亚胺薄膜外用不锈钢丝网实现高温环境下组合防护层的有效固定；贮箱地面加热分两个时间段对贮箱进行加热，即液氧加注前和液氢加注后，分别采用自动控温的策略对贮箱加热。

技术领域

本发明涉及航天器热控设计和热防护设计，尤其是对在高热流密度环境下工作的各零、部、组件，为确保其工作可靠，必须采取有效、可靠的热防护措施。

背景技术

随着航天器技术的不断发展，航天器工作的热环境复杂程度越来越高，开展有效、可靠的热防护设计，确保实现各零、部、组件的工作可靠性是必不可缺的设计核心。同时为保证推进剂处于正常温度范围内，需对贮箱进行热控设计。

热环境是航天器设计必须考虑的重要环境之一。航天器穿越大气层飞行时，由于高速气流与航天器的摩擦和压缩引起气动加热，使航天器推进剂贮箱受越来越高壁温的辐射影响。在大气层外飞行时受到来自火箭大发动机和姿控发动机的固壁辐射及喷流辐射、回流加热，贮箱热环境恶劣。防热措施是航天器动力系统特别是贮箱可靠工作的重要保证，防热措施不到位，会引起部件过热失效，导致动力系统无法正常工作。

现有航天器中，运载类贮箱防热设计主要采用硅酸铝纤维毡粘贴在贮箱表面，再在其外粘贴镀铝聚酰亚胺薄膜，特点是防热层非组合优化形成，有可能造成纤维毡粘接有缝隙造成防热单点失效；而有些航天器贮箱防热采用有机泡沫材料作防热层，适用于低温和不超过100℃的温度范围，并且在大气环境中高温下容易燃烧。

常规运载类姿控动力系统采用的贮箱仅涉及防热设计，不采取主动热控方案。而某型号姿控动力系统采用的贮箱，在火箭推进剂加注过程中，将面临极低温环境，如不采取热控措施，推进剂将产生冻结现象，严重影响发动机性能，甚至导致航天器丧失姿控性能。因此为保证推进剂温度，需对姿控贮箱进行地面加热。

发明内容

为了确保工作过程中贮箱内推进剂的温度在合理范围内，解决贮箱的热防护设计问题和地面加热需求，本发明的目的在于提供航天器推进剂贮箱组合式的热防护层、热防护及地面加热方法。

为了达到上述发明目的，本发明的一种航天器推进剂贮箱热防护及地面加热方法，航天器推进剂贮箱组合式热防护层包括高硅氧玻璃纤维毡、防燃细平布罩和镀铝聚酰亚胺薄膜；其特征在于：包括如下步骤：

a)首先将聚酰亚胺薄膜式加热器粘贴于贮箱壳体外表面，将温度传感器安装于燃料液口法兰处；

b)其次将高硅氧玻璃纤维毡通过粘接剂粘接在贮箱壳体外表面；

c)然后用防燃细平布罩包覆在高硅氧玻璃纤维毡外表面上；

d)再次用镀铝聚酰亚胺薄膜粘接于防燃细平布罩外侧；

e)最后镀铝聚酰亚胺薄膜外用不锈钢丝网实现高温环境下组合防护层的有效固定；

f)贮箱地面加热分两个时间段对贮箱进行加热，即液氧加注前和液氢加注后，分别采用自动控温的策略对贮箱加热。

进一步，所述的步骤f)中，液氧加注前即火箭发射前-11h～-8h、液氢加注后即火箭发射前-3h～-0.5h，分别采用自动控温的策略对贮箱加热。

进一步，所述的步骤c)中防燃细平布罩由防燃细平布用阻燃线缝制而成。

进一步，所述的步骤d)中镀铝聚酰亚胺薄膜为亚胺面带胶。

进一步，所述的步骤e)中不锈钢丝网由不锈钢丝编织而成。