一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统的制作方法

1.本实用新型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。


背景技术：

2.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，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。


技术实现要素：

3.本实用新型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。
4.本实用新型具体方案为:一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统，包括辅助动力系统，沿辅助动力系统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；
5.所述气瓶和辅助动力系统主路电磁阀之间设置有分支管路，通过管路连接并供气给贮箱补压系统和贮箱气封系统。
6.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。
7.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地面增压气管路连通，并设有地面增压单向阀。
8.进一步地，所述分支管路与氧化剂箱之间的管路上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。
9.进一步地，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。
10.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。
11.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。
12.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。
13.所述分支管路与贮箱补压系统和贮箱气封系统相连通的管路中还设置有多个孔板，对通向贮箱和气封系统的气体进行节流，使气体压力降低。
14.与现有技术相比，本实用新型利用辅助动力气瓶气体，通过分支管路由电磁阀控制分别与贮箱和气封系统连通，既满足了辅助动力系统姿态控制需求，又满足了飞行和着陆后火箭气封需求，同时还满足了火箭着陆后泄出推进剂的贮箱补压需求，系统简单易建设，本实用新型系统无需单独设置补压系统和气封气瓶，简化了动力系统的总体复杂度，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。
15.本实用新型的系统在使用过程中，根据姿控要求打开电磁阀，高压气瓶气体进入推力室，产生的高速气体喷出产生推力；打开火箭上气封电磁阀，气体依次经过气封电磁阀、气封单向阀进入排气阀控制腔和排气管进行气封；火箭着陆后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进行贮箱补压，将剩余推进剂泄出。
附图说明
16.图1为本实用新型垂直回收火箭贮箱补压及气封系统示意图。
17.符号说明：1-充放气手阀，2-气瓶，3-过滤器，4-辅助动力系统主路电磁阀，5-减压阀，6-辅助动力系统分支路电磁阀，7-推力室，8-氧化剂箱补压电磁阀，9-孔板，10-气封电磁阀，11-燃料箱补压电磁阀，12-氧化剂箱地面增压单向阀，13-氧化剂箱排气管气封单向阀，14-氧化剂箱排气阀控制腔气封单向阀，15-氧化剂箱排气阀，16-燃料箱地面增压单向阀，17-燃料箱排气阀控制腔气封单向阀，18-燃料箱排气管气封单向阀，19-燃料箱排气阀，20-氧化剂箱， 21-燃料箱，22-氧化剂箱排气管，23-燃料箱排气管。
具体实施方式
18.为了便于本实用新型的理解，下面结合具体实例作进一步的说明。
19.本实用新型提出的一种垂直回收火箭贮箱补压及气封系统，包括辅助动力系统，沿辅助动力系统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；
20.所述气瓶和辅助动力系统主路电磁阀之间设置有分支管路，通过管路连接并供气给贮箱补压系统和贮箱气封系统。
21.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。本实施例中氧化剂为氧，燃料为甲烷。
22.系统具体设计如图1所示；
23.分支管路与氧化剂箱之间的管路上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地面增压气管路连通，并设有地面增压单向阀。
24.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。
25.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。
26.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。
27.所述补压系统的管路最终通入贮箱，管路的气体出口处设置有消能器，以减少气体进入时对液体的冲击力。
28.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。
29.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，于气瓶相连的管路上还设置有充放气手阀，控制充放气手阀对气瓶进行充气或放气。
30.分支管路与贮箱补压系统和贮箱气封系统相连通的管路中还设置有多个孔板，对通向贮箱和气封系统的气体进行节流，使气体压力降低。
31.本实用新型的系统在使用过程中，根据姿控要求打开电磁阀，高压气瓶气体进入推力室，产生的高速气体喷出产生推力；打开火箭上气封电磁阀，气体依次经过气封电磁阀、气封单向阀进入排气阀控制腔和排气管进行气封；火箭着陆后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进行贮箱补压，将剩余推进剂泄出。利用辅助动力气瓶气体，通过分支管路由电磁阀控制分别与贮箱和气封系统连通，既满足了辅助动力系统姿态控制需求，又满足了飞行和着陆后火箭气封需求，同时还满足了火箭着陆后泄出推进剂的贮箱补压需求，本系统简单易建设，无需单独设置贮箱补压和气封系统的气瓶，简化了动力系统的总体复杂度，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。