[发明专利]一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统

说明书

本发明涉及一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，该系统包括箭地吹除接口、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。本发明可以实现进行分吹除流量满足要求，使各舱段温度达到单机使用要求。

技术领域

本发明涉及一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，适用于液氢、液氧低温运载火箭，属于气封吹除技术领域。

背景技术

当低温运载火箭加注液氢、液氧低温推进剂后，舱段内温度会降低至所安装产品的设计温度以下，出现产品功能失效、气瓶内压力下降等问题；外界湿空气进入舱段内会产生凝结水，严重时结成冰，导致低温阀门卡滞、箭上电气设备如电插头/仪器芯片等遇水或受潮易发生漏电，影响测试精度，甚至导致火箭发射失败；同时系统泄漏的氢气、氧气积存在舱段内，存在安全隐患等。为了减小低温系统导热的影响，满足仪器设备温度的使用要求，在低温推进剂加注后必须对火箭的各舱段进行热氮气或氦气吹除，以进行舱段环境温度控制。

现有吹除系统设计时，为了计算方便，往往按理论方法计算流阻(忽略管路焊接、生产误差等)或者忽略流阻；忽略管路流阻，限流元件孔径计算结果往往偏小，在进行试验验证后再进行更改。部分火箭为了达到吹除流量准确的目的，舱段吹除单独供气，这样就增加了箭地接口数量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，可在一路供气情况下，不需要进行试验验证，可以实现多分支分吹除流量满足要求，使各舱段温度达到单机使用要求。

本发明解决技术的方案是：一种低温运载火箭舱段环境温控气体吹除系统，该系统包括箭地吹除接口、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。

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。

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：