[发明专利]一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统设计

说明书

本发明具体涉及一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统设计，包括以下步骤：设置辅助动力系统，沿管路的供气方向依次包括气瓶、辅助动力系统主路电磁阀、减压阀和多个推力室；在气瓶和辅助动力系统主路电磁阀之间设置分支管路，通过管路连接并供气给贮箱补压系统和贮箱气封系统；火箭飞行过程中气瓶供气给辅助动力系统以满足姿控需求，同时供气给贮箱气封系统以满足气封需求，火箭着陆后贮箱补压系统上的电磁阀打开，利用辅助动力系统气瓶剩余气体满足泄出推进剂的补压需求。本发明无需单独设置贮箱补压和气封系统的气瓶，简化了动力系统，降低了系统总重量，辅助动力系统气瓶气体利用率高，显著提升了火箭效率。

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，具体涉及一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统设计。

背景技术

对于垂直回收火箭来说，火箭着陆后需要将贮箱内推进剂泄出，这就需要对贮箱进行补压；国内现役一次性低温液体运载火箭贮箱增压一般采用燃气增压、自生增压和气瓶增压等方案，采用专用气瓶满足火箭贮箱的补压需求；同时火箭在飞行和着陆后需要对排气阀控制腔和排气管进行气封，防止低温推进剂导致冷抽吸使排气阀和保险阀冻住，气封也需要气瓶提供气体；针对火箭贮箱的补压及气封需求，如果设置专用气瓶则增加了系统复杂性，提高了制造成本，需要一种新的垂直回收火箭贮箱补压及气封系统方案，以简单的供气系统来满足火箭贮箱补压和排气阀控制腔、排气管气封需求，降低系统总重量。

发明内容

本发明提出一种利用辅助动力气瓶气体的垂直回收火箭贮箱补压及气封系统方案。采用这种系统的动力系统复杂性和制造成本大幅降低，可以满足火箭着陆后贮箱补压需求，从而满足火箭推进剂泄出要求，同时还可以满足气封需求以防止排气阀和保险阀冻住而无法正常工作。

本发明具体方案为:一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统设计，包括以下步骤：

S1、设置辅助动力系统，沿管路的供气方向依次包括气瓶、辅助动力系统主路电磁阀、减压阀和多个推力室；

S2、在气瓶和辅助动力系统主路电磁阀之间设置分支管路，通过管路连接并供气给贮箱补压系统和贮箱气封系统；

S3、火箭飞行过程中气瓶供气给辅助动力系统以满足姿控需求，同时供气给贮箱气封系统以满足气封需求，火箭着陆后贮箱补压系统上的电磁阀打开，利用辅助动力系统气瓶剩余气体满足泄出推进剂的补压需求。

进一步地，所述分支管路由电磁阀控制分别与贮箱补压系统和贮箱气封系统连通，所述贮箱包括氧化剂箱和燃料箱。通常情况下氧化剂为液氧，燃料为液态甲烷。

进一步地，所述分支管路与氧箱之间的管路上设置有氧箱补压电磁阀，氧箱补压电磁阀和氧箱之间的管路还与地面增压气管路连通，并设有地面增压单向阀。

进一步地，所述分支管路与氧化剂箱之间设置有氧化剂箱补压电磁阀，氧化剂箱补压电磁阀和氧化剂箱之间的管路还与氧化剂箱地面增压管路连通，氧化剂箱地面增压管路上设有氧化剂箱地面增压单向阀。

所述分支管路与燃料箱之间的管路上设置有燃料箱补压电磁阀，燃料箱补压电磁阀和燃料箱之间的管路还与燃料箱地面增压管路连通，燃料箱地面增压管路上设有燃料箱地面增压单向阀。

所述分支管路与氧化剂箱之间管路上设置有气封电磁阀和氧化剂箱排气阀，气封电磁阀和氧化剂箱排气阀之间的管路上并联设置有氧化剂箱排气管气封单向阀和氧化剂箱排气阀控制腔气封单向阀，分别对氧化剂箱排气管和氧化剂箱排气阀内部的控制腔进行气封。

所述分支管路与燃料剂箱之间的管路上设置有气封电磁阀和燃料箱排气阀，气封电磁阀和燃料箱排气阀之间的管路上并联设置有燃料箱排气管气封单向阀和燃料箱排气阀控制腔气封单向阀，分别对燃料箱排气管和燃料箱排气阀内部的控制腔进行气封。

所述辅助动力系统主路上，气瓶和分支管路之间的管路中还设置有过滤器。