[发明专利]一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统

权利要求书

1.一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于：包括箭地吹除接口、吹除主管、N个限流元件、N根吹除分管，箭地吹除接口连接吹除主管，N根吹除分管与吹除主管连接，形成N个吹除分支，限流元件连接在吹除分管上，限流元件的孔径决定进入吹除分管的流量，吹除分管分别进入运载火箭不同舱段，位于限流元件后的吹除分管以环绕的方式安装在舱段壁上，形成吹除环管，各吹除环管上设有m个吹除孔，用于同时对各舱段内进行气体吹除，使得各舱段内的温度均满足预设要求，N大于等于低温温运载火箭舱段数量，m大于等于1。

2.根据权利要求1所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述限流元件的孔径通过如下步骤确定：

S1、根据吹除后每个舱段需要达到的温度所确定的分吹除流量、吹除分管管内允许的最大气体流动速度，计算得到每根吹除分管的最小内径，并按管材型号选取吹除分管；

S2、将所有分吹除流量相加，得到总吹除流量，根据总吹除流量、吹除总管管内允许的最大气体流动速度，计算得到吹除总管的最小内径，并按管材型号选取吹除总管；

S3、分别计算吹除总管和每一根吹除分管的管路流阻损失；

S4、采用箭地接口的吹除压力范围的中值减去吹除分管接入吹除总管的接入点的管路流阻损失，计算到达吹除分管的压力；

S5、采用到达吹除分管的压力减去限流元件接入吹除分管前的管路流阻损失，计算各吹除分管上限流元件前的压力；

S6、根据各吹除分管上限流元件前的压力、分吹除流量、气体种类和气体温度，计算限流元件孔径。

3.根据权利要求2所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述步骤S1吹除分管的最小内径和步骤S2中吹除总管的最小内径通过如下公式确定：

其中，d_min为吹除分管或吹除总管的最小内径，单位：m；q_m为分吹除流量或总吹除流量，ρ为吹除气体的密度，单位kg/m³，v为吹除分管或吹除总管管内允许的最大气体流动速度，单位m/s。

4.根据权利要求2所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述流阻损失为沿程阻力损失ΔP_f与局部阻力损失ΔP_ξ之和。

5.根据权利要求4所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述沿程阻力损失ΔP_f的计算公式为：

其中，l为管路长度，单位m，d为管路直径，单位m，ρ为气体密度，单位：kg/m³，λ为沿程阻力系数，无量纲，v为吹除分管或吹除总管管内允许的最大气体流动速度，单位m/s。

6.根据权利要求4所述的低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述局部管路损失ΔP_ξ的计算公式为：

其中，ρ为气体密度，单位：kg/m³，ξ为局部阻力系数，无量纲，v为吹除分管或吹除总管管内允许的最大气体流动速度，单位m/s。

7.根据权利要求2所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述步骤S6限流元件孔径通过如下公式得到：

其中，q_m为质量流量，单位kg/s，p为限流元件前的压力，单位Pa，C为限流元件流量系数，无量纲，K为气体常数，无量纲，A为限流元件通流面积，单位m²，d_L为限流元件孔径，单位m，T为气体温度，单位K。

8.根据权利要求5所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述沿程阻力系数λ由相同型号管材型号吹除试验数据分析得到。

9.根据权利要求5所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述局部阻力系数ξ由相同型号管材型号吹除试验数据分析得到。

10.根据权利要求1所述的一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，其特征在于所述吹除环管上的吹除孔数量m乘以吹除孔面积大于吹除环管前限流元件通流面积的4倍。