[发明专利]重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统在审
申请号: | 201811627983.6 | 申请日: | 2018-12-28 |
公开(公告)号: | CN109779787A | 公开(公告)日: | 2019-05-21 |
发明(设计)人: | 赵胜;张化照;蔡巧言;王飞;郑平军;荣华;陈亮;李波;时米清;袁园;粆安安;赵建波;姚星合 | 申请(专利权)人: | 中国运载火箭技术研究院 |
主分类号: | F02K9/44 | 分类号: | F02K9/44;F02K9/60;F02K9/95 |
代理公司: | 中国航天科技专利中心 11009 | 代理人: | 张辉 |
地址: | 100076 北京*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 预冷 液甲烷 飞行器 发动机 预冷系统 推进剂 二次点火 发动机起动条件 推进剂输送 推进剂贮箱 动力系统 二次起动 换向阀门 回流管路 两位三通 排放管路 任务特性 准备阶段 自然循环 排放 氦气 引射 点火 | ||
1.重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:包括推进剂贮箱(1)、液甲烷推进剂(2)、推进剂输送管路(3)、发动机(4)、两位三通换向阀门(5)、预冷推进剂排放管路(6)以及预冷推进剂回流管路(7);
推进剂贮箱(1)中加注有液甲烷推进剂(2),推进剂贮箱(1)通过推进剂输送管路(3)与发动机(4)的推进剂入口连接,发动机(4)的预冷排放口与两位三通换向阀门(5)的一个入口连接,两位三通换向阀门(5)的排放口与预冷推进剂排放管路(6)连接,回流口通过预冷推进剂回流管路(7)与推进剂贮箱(1)连接。
2.根据权利要求1所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:还包括氦气引射器(8)以及氦气气源(9);
预冷推进剂回流管路(7)通过氦气引射器(8)与氦气气源(9)连接。
3.根据权利要求2所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:所述液甲烷推进剂(2)为低温液甲烷推进剂,发动机(4)为低温发动机(4)。
4.根据权利要求3所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:所述液甲烷循环预冷系统的预冷过程如下:
(4.1)在射前加注准备阶段,以自然循环预冷的方式对发动机(4)进行缓慢预冷;
(4.2)临近地面点火时,如果发动机预冷温度未达标,则起动排放预冷方式强化发动机预冷;
(4.3)空中二次点火前,直接采用排放预冷方式强化发动机预冷。
5.根据权利要求4所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:所述自然循环预冷方式的实现过程如下:
打开两位三通换向阀门(5)的回流口、关闭排放口;
温度更低的液甲烷推进剂经过推进剂输送管路(3)进入发动机(4)中,并与发动机(4)产生换热,使发动机(4)温度降低,流经发动机(4)的液甲烷推进剂温度升高;
温度升高后的液甲烷推进剂经流经两位三通换向阀门(5)的回流口,通过过预冷推进剂回流管路(7)最终流回推进剂贮箱(1),实现发动机的自然循环预冷。
6.根据权利要求4所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:排放预冷方式的实现过程如下:
关闭两位三通换向阀门(5)的回流口、打开排放口,
推进剂贮箱(1)底层的液甲烷推进剂流经推进剂输送管路(3)和发动机(4)后,通过两位三通换向阀门(5)的排放口直接排放,瞬间排掉大量与发动机换热后的液甲烷推进剂,实现发动机(4)的快速预冷。
7.根据权利要求4所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:在射前加注准备阶段自然循环预冷和地面点火前排放预冷之间,增加氦气引射强制循环预冷。
8.根据权利要求7所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:所述氦气引射强制循环预冷的实现过程如下:
氦气气源(9)中的氦气经过氦气引射器(8)喷入预冷推进剂回流管路(7)的液甲烷推进剂中;
氦气喷入液甲烷推进剂后本身具有一定速度,同时氦气在液甲烷推进剂中由于重力作用会迅速向上“漂浮”产生额外速度,从而不断向上移动,移动过程中与周围液甲烷推进剂进行动量交换,带动液甲烷推进剂向上流动,增加液甲烷推进剂对发动机(4)的预冷效率。
9.根据权利要求8所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:氦气气源(9)中的氦气经过氦气引射器(8)沿预冷推进剂回流管路(7)的液甲烷流动方向喷入液甲烷推进剂中。
10.根据权利要求7所述的重复使用飞行器液甲烷循环预冷系统,其特征在于:氦气引射强制循环预冷在临近点火时关闭。
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- 本发明一种用于卫星推进剂加注的液满显示装置,包括装置进口、浮球、装置腔体、非导磁性不锈钢管、法兰、装置出口、螺栓、连接件、密封垫、浮球限位装置。传统单组元推进系统在加注过程中,要求推进剂加满、浸泡,在贮箱推进剂管理装置的液膜形成后进行推进剂回排,回排至规定的加注量。如何显示贮箱是否加满是单组元推进系统进行推进剂加注过程中的关键。为实现对单组元卫星推进剂加注过程中加注状态的判断,本发明能够显示贮箱是否加满的液满显示装置,实现了对贮箱加满状态的测试及显示。本发明装置结构简单,不易损坏,可靠性高,使用寿命长,加工难度小,加工成本低,所有部件所选用的不锈钢材料与推进剂Ⅰ级相容,同时具有良好的扩展性。
- 一种火箭RP-1推进剂输送系统的管道安装施工方法-201410661728.9
- 刘成;张静;胡笳;曾伟;王超;陈永生;林雪梅;林吉勇;张隆均 - 成都建筑工程集团总公司;成都市工业设备安装公司
- 2014-11-19 - 2015-03-25 - F02K9/44
- 本发明公开了一种火箭RP-1推进剂输送系统的管道安装施工方法,解决现有火箭RP-1推进剂输送系统的管道安装施工方式存在施工效率低、成本高、且存在安全隐患的问题。本发明包括:(一)管材、阀门、管件清洗;(二)管道加工;(三)弯管加工;(四)管道安装;(五)安装供气管道;(六)安装推进剂加注管道支架;(七)管道附件安装;(八)管道保温。本发明设计合理,施工工艺完善,不仅解决了推进剂输送系统管道系统存在的诸多问题,而且很好地提高了施工效率,并降低了施工的成本,因此,本发明具有很高的应用价值。
- 脉冲爆震发动机-201420533185.8
- 王兵;张会强;谢峤峰 - 清华大学
- 2014-09-16 - 2015-01-14 - F02K9/44
- 本实用新型提供了一种脉冲爆震发动机,其包括:燃料供给装置,提供燃料并输出燃料蒸气;引爆装置;以及爆震燃烧装置。引爆装置包括:至少一个起爆管,各起爆管的一端连通燃料供给装置;点火器,设置在对应一个起爆管连通燃料供给装置的一端处,用于将燃料供给装置输出的且进入起爆管内的燃料蒸气点燃;第一进气道,设置于对应一个起爆管的前端,向该对应一个起爆管输入空气。爆震燃烧装置包括:至少一个主爆管,各主爆管的前部连通燃料供给装置而中部连通对应一个起爆管的另一端;第二进气道,设置于对应一个主爆管的前端,向该对应一个主爆管输入空气;喷管,设置于对应一个主爆管的后端。本实用新型的脉冲爆震发动机能形成稳定传播的爆震波。
- 脉冲爆震发动机-201410472741.X
- 王兵;张会强;谢峤峰 - 清华大学
- 2014-09-16 - 2015-01-07 - F02K9/44
- 本发明提供了一种脉冲爆震发动机,其包括:燃料供给装置,提供燃料并输出燃料蒸气;引爆装置;以及爆震燃烧装置。引爆装置包括:至少一个起爆管,各起爆管的一端连通燃料供给装置;点火器,设置在对应一个起爆管连通燃料供给装置的一端处,用于将燃料供给装置输出的且进入起爆管内的燃料蒸气点燃;以及第一进气道,设置于对应一个起爆管的前端,向该对应一个起爆管输入空气。爆震燃烧装置包括:至少一个主爆管,各主爆管的前部连通燃料供给装置而中部连通对应一个起爆管的另一端;第二进气道,设置于对应一个主爆管的前端,向该对应一个主爆管输入空气;以及喷管,设置于对应一个主爆管的后端。本发明的脉冲爆震发动机能形成稳定传播的爆震波。
- 一种表面张力贮箱液体收集器-201410287450.3
- 魏延明;李永;庄保堂;潘海林;白建军;姚灿 - 北京控制工程研究所
- 2014-06-24 - 2014-10-08 - F02K9/44
- 本发明涉及一种表面张力贮箱液体收集器,能够收集贮箱内的液体,阻止增压气体进入管路通道,用于空间微重力环境下的推进剂技术领域。该收集器包括两个以上支撑小圆柱、收集器网片、两块收集器支压板、收集器腔体支架和接管。收集器网片置于两块收集器支压板之间,下面的收集器支压板位于收集器腔体支架的上面且下面的收集器支压板与收集器腔体支架围成的空间作为收集腔体;支撑小圆柱的一端与上面的收集器支压板焊接固定连接在一起,贮箱放置在支撑小圆柱的另一端上;收集器网片和两块收集器支压板通过焊接连接;下面的收集器支压板和收集器腔体支架通过焊接连接;收集器腔体支架的侧壁上焊接有接管,且接管与收集腔体相通。
- 一种基于过氧化氢的RBCC发动机泵压/挤压一体化燃油系统-201310699586.0
- 张蒙正;张玫;吕奇伟;严俊峰;马键;赵虹 - 中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所
- 2013-12-18 - 2014-04-02 - F02K9/44
- 本发明提供一种基于过氧化氢的RBCC发动机泵压/挤压一体化燃油系统,包括增压单元、供应单元、发动机本体以及连接管路单元;增压单元用于对供应单元进行增压;供应单元通过连接管路单元与发动机本体连接并对发动机本体进行推进剂供应。本发明克服了火箭推力室和冲压燃烧室各自单独供应燃油导致的系统复杂、庞大的缺点,综合了过氧化氢和煤油推进剂的各自优势,密度比冲高,满足组合发动机一体化燃油供应与一体化冷却结构设计要求,系统使用维护技术成熟,系统构成相对简单,容易实现。
- 一种表面张力贮箱低流阻通道-201310533461.0
- 魏延明;李永;庄保堂;白建军;姚灿;胡齐;王娟;夏继霞 - 北京控制工程研究所
- 2013-10-31 - 2014-02-19 - F02K9/44
- 一种表面张力贮箱低流阻通道包括:用于收集贮箱下舱顶角处的推进剂的角收集器、角收集器连接管、通道转换接头、方形连接管道、用于收集贮箱下舱中部的推进剂中收集器和用于收集贮箱底部的推进剂底收集器;所述角收集器位于通道的顶部,与通道转换接头通过角收集器连接管连接,中收集器、底收集器通过方形连接管道与通道转换接头连接,这样就形成了表面张力贮箱低流阻通道。本发明能够利用推进剂的表面张力作用将贮箱局部区域内推进剂收集于该通道内,并将推进剂沿通道输运至特定位置,用于空间微重力环境下的推进剂管理。
- 一种发动机燃料供应系统-201310460886.3
- 王振国;丁猛;周进;刘卫东;梁剑寒;夏智勋;范晓樯;李大鹏;吴先宇;王翼;潘余;谭建国;李庆 - 中国人民解放军国防科学技术大学
- 2013-09-30 - 2014-01-29 - F02K9/44
- 一种发动机燃料供应系统,包括气瓶、减压器、液体贮箱、液体节流件、液体电磁阀、气体节流件、气体电磁阀;分气体和液体燃料供应两部分,气瓶、减压器为两部分共用件,气瓶、减压器、液体贮箱、液体节流件、液体电磁阀顺序连接,构成液体燃料供应管路;气瓶、减压器、气体节流件、气体电磁阀顺序连接,构成气体燃料供应管路。本发明采用气体流量作为液体燃料的挤压工质,气体燃料供应部分和液体燃料供应部分共用气瓶和减压器,简化了系统,提高了可靠性,降低了质量和体积;采用气体节流件调节气体燃料流量、采用液体节流件调节液体燃料流量,解决了气体燃料供应部分和液体燃料供应部分共用减压器带来的压力匹配难题。
- 一种用于液态金属离子推进器的推进剂管理系统-201310163595.8
- 高辉;康琦;段俐;胡良 - 中国科学院力学研究所
- 2013-05-07 - 2013-08-14 - F02K9/44
- 一种用于液态金属离子推进器的推进剂管理系统,包括:存储室,所述存储室具有球柱或球型的内腔结构;限流微通道,所述限流微通道是利用离子刻蚀工艺而制成的结构;爆破膜,所述爆破膜设置在毛细通道与发射极下部分的交接处。本发明的有益效果为:合理选择体积比,利用液体热膨胀压破密封保护装置,并膨胀至发射极狭缝口,增加浸润效果;由于在系统中设置了限流微通道,因此能利用微流结构限制流速,从而减少中性液滴的产生,避免流速过大导致产生大液滴在两极间粘附引起的短路风险,提高了电离率和可靠性。
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