一种液体运载火箭的二级增压预冷方法与流程

本发明涉及液体运载火箭领域，具体涉及一种液体运载火箭的二级增压预冷方法。

背景技术：

1、目前，可二次起动的火箭芯二级液氧甲烷增压输送系统，在飞行中一般经历一级点火飞行阶段、二级第一次点火飞行阶段、二级第一次飞行结束后滑行阶段、二级第二次点火飞行阶段，其中在二级第一次点火飞行前、二级第二次点火飞行前均需要对二级氧箱进行补压和发动机预冷。

2、现有技术中，具备二级两次点火的能力的运载火箭，在二级第一次点火飞行前、二级第二次点火飞行前采用一套补压系统进行补压，在二级第一次点火飞行阶段、二级第二次点火飞行阶段采用另一套补压系统进行增压，采用的补压介质也不同。两套不同的补压系统，不同的补压介质，使得增压补压气瓶、阀门的种类和规格多，数量多，整个补压结构复杂。另外，二级第一次点火飞行前还需对对二级发动机进行预冷，目前通常采用地面上的预冷系统进行浸泡预冷，然后在飞行过程中通过将温度高的推进剂排放太空中，这不仅消耗大量推进剂，损失火箭运载能力，空中排放预冷也存在液氧排放安全性风险。所以急需解决采用多套补压系统所带来的结构复杂技术问题，以及采用地面上的预冷系统进行浸泡预冷所带来的消耗大量推进剂、损失火箭运载能力以及空中排放预冷存在液氧排放安全性风险的技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种液体运载火箭的二级增压预冷方法，能够解决多套补压系统的结构复杂的技术问题，以及采用地面上的预冷系统进行浸泡预冷所带来的消耗大量推进剂、损失火箭运载能力以及空中排放预冷存在液氧排放安全性风险的技术问题。

2、为达上述目的，本发明实施例提供一种液体运载火箭的二级增压预冷方法，通过液体运载火箭的增压预冷系统实现液体运载火箭的二级增压预冷方法，的液体运载火箭的增压预冷系统连接于液体运载火箭的二级动力系统；

3、二级动力系统包括二级发动机、中间组件和为二级发动机储备二级液态推荐剂的二级推进剂箱，二级推进剂箱通过中间组件连接于二级发动机；中间组件包括：推进剂输送管路和发动机推进剂泵，发动机推进剂泵具有发动机推进剂泵入口；二级推进剂箱通过推进剂输送管路连接于发动机推进剂泵入口；发动机推进剂泵连接于二级发动机；

4、液体运载火箭的二级增压预冷方法，包括：

5、步骤一：在增压预冷起始时刻，二级推进剂箱与发动机推进剂泵之间处于连通状态后，将发动机推进剂泵和二级推进剂箱通过推进剂回流管进行连通；其中，增压预冷起始时刻处于液体运载火箭的二级发动机点火时刻之前；液体运载火箭的增压预冷系统包括推进剂回流管，推进剂回流管的两个端口分别连接于发动机推进剂泵和二级推进剂箱；

6、步骤二：通过打开二合一常温氦气瓶，通过二合一引射器将二合一常温氦气瓶的常温氦气强制引射到推进剂回流管内；其中，液体运载火箭的二级增压预冷系统还包括：二合一常温氦气瓶、通过管路自二合一常温氦气瓶内向推进剂回流管内引射氦气的二合一引射器，二合一引射器的出气端位于推进剂回流管内，且二合一引射器的出气端朝向二级推进剂箱侧；

7、自二合一引射器的出气端引射出的常温氦气在推进剂回流管内向二级推进剂箱流动，进入到二级推进剂箱内的气枕内；

8、步骤三：常温氦气在推进剂回流管内向二级推进剂箱流动的同时，带动推进剂回流管内的二级液态推荐剂跟随常温氦气向二级推进剂箱流动，将发动机推进剂泵内的高于第一温度阈值的二级液态推荐剂抽离发动机推进剂泵，进一步带动推进剂输送管路内的二级液态推荐剂流向发动机推进剂泵，进一步带动二级推进剂箱内低于第一温度阈值的二级液态推荐剂流向推进剂输送管路，使得二级液态推荐剂进行循环流动；在二级液态推荐剂的循环流动的同时，通过常温氦气对二级液态推荐剂进行降温

9、步骤四：在增压预冷结束时刻，通过常温氦气将二级推进剂箱内的箱内气枕压力最终增加到第一预设压力值；关闭二合一常温氦气瓶；

10、步骤五：在增压预冷结束时刻，将发动机推进剂泵内的二级液态推荐剂的温度最终降低到第一预设温度；将发动机推进剂泵、推进剂回流管和二级推进剂箱之间进行断开。

11、上述技术方案具有如下有益效果：本发明实施例中，二级推进剂箱进行增压以及对二级发动机的预冷采用同一套系统，在通过二合一引射器将二合一常温氦气瓶的常温氦气强制引射到推进剂回流管内，常温氦气在推进剂回流管内向二级推进剂箱流动，进入到二级推进剂箱内的气枕内，对二级推进剂箱进行增压；常温氦气在推进剂回流管内向二级推进剂箱流动的同时，带动推进剂回流管内的二级液态推荐剂跟随常温氦气向二级推进剂箱流动，在二级液态推荐剂的循环流动的同时，通过常温氦气对二级液态推荐剂进行降温，实现对二级发动机的预冷。不需要将采用地面上的预冷系统进行浸泡实现发动机预冷；也不需要通过在空中排放发动机推进剂泵的二级液态推进剂实现对二级发动机的预冷。减少了操作步骤，还避免了浪费二级液态推进剂而造成损失运载火箭的运载能力的下降；还避免了空中排放二级液态推进剂可能造成的安全风险。将增压与预冷进行二合一，使用一套结构且增压与预冷同时进行，使得组件种类少，数量少，使得整个增压预冷系统的结构简单，降低了运载火箭的质量，间接提到运载火箭的运载能力。

技术特征：

1.一种液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，通过液体运载火箭的增压预冷系统实现液体运载火箭的二级增压预冷方法，所述的液体运载火箭的增压预冷系统连接于所述液体运载火箭的二级动力系统；

2.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述将所述发动机推进剂泵(520)和所述二级推进剂箱(500)通过推进剂回流管(620)进行连通，具体包括：

3.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，还包括：

5.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，所述二级推进剂箱(500)为二级甲烷箱(2)。

8.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，所述二级推进剂箱(500)为二级氧箱(1)。

9.根据权利要求1所述的液体运载火箭的二级增压预冷方法，其特征在于，所述二级推进剂箱(500)的数量为两套，第一套所述二级推进剂箱(500)为二级甲烷箱(2)，第二套所述二级推进剂箱(500)为二级氧箱(1)；

技术总结
本发明实施例提供一种液体运载火箭的二级增压预冷方法，涉及液体运载火箭领域，该二级增压预冷方法包括：将常温氦气强制引射到推进剂回流管(620)内；常温氦气在推进剂回流管(620)进入到二级推进剂箱(500)内的气枕内；将箱内气枕压力增加到第一预设压力值；常温氦气在推进剂回流管(620)内向二级推进剂箱(500)流动的同时，在二级液态推荐剂的循环流动的同时，通过常温氦气对二级液态推荐剂进行降温；将发动机推进剂泵(520)内的二级液态推荐剂的温度降低到第一预设温度。同时在二级发动机预冷的过程中实现二级推进剂箱(500)增压的效果，结构简单，避免液态推进剂空中排放的安全风险和浪费。

技术研发人员：戴华平,沈涌滨
受保护的技术使用者：北京天兵科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17