CN209650583U - 用于航天运载器的推进剂输送结构及航天运载器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于航天运载器的推进剂输送结构和航天运载器。推进剂输送结构包括：第一储箱、第二储箱、第一主管路、第二主管路以及流量调节机构。其中第一储箱的出口连接第一主管路，第二储箱的出口连接第二主管路。第一主管路的出口与第二主管路的出口分别连接流量调节机构。流量调节机构包括第一状态和第二状态，在第一状态下，从而从第一储箱和第二储箱输送的推进剂输送至第一发动机，且在第二状态下，从第一储箱和第二储箱输送的推进剂输送至第二发动机。本实用新型的推进剂输送结构和航天运载器，通过以两个支路分别连通不同的发动机，可以改善两个储箱推进剂消耗的均衡性，从而降低发射成本。

Description

用于航天运载器的推进剂输送结构及航天运载器

技术领域

本实用新型涉及推进剂输送技术领域，具体涉及一种用于航天运载器的推进剂输送结构及航天运载器。

背景技术

为了充分利用航天运载器的内部空间，国内外航天运载器的姿轨控动力系统往往采用两个贮箱并联式的布局。在实际应用中，由于受加工偏差等因素的影响，并联的两个贮箱的推进剂输送流量往往不均衡，常常会发生一个贮箱推进剂先耗尽而另一个贮箱的推进剂有较多残余的情况。为此，亟需设计一种推进剂输送结构，以解决宽流量范围并联贮箱推进剂的均衡输送问题。

实用新型内容

针对相关技术中的上述技术问题，本实用新型提出一种用于航天运载器的推进剂输送结构及航天运载器。本实用新型的推进剂输送结构，通过使不同支路连通不同发动机，可以确保储箱的推进剂均衡消耗，降低运载器发射成本。

本实用新型的一个方面提供了一种用于航天运载器的推进剂输送结构，包括：第一储箱、第二储箱、第一主管路、第二主管路以及流量调节机构；其中所述第一储箱的出口连接所述第一主管路，所述第二储箱的出口连接所述第二主管路；所述第一主管路的出口和所述第二主管路的出口分别连接所述流量调节机构；所述流量调节机构用于连通第一发动机和第二发动机所述流量调节机构具有第一状态和第二状态，在所述流量调节机构处于第一状态下，从所述第一储箱、所述第二储箱输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第一发动机；且在所述流量调节机构处于第二状态下，从所述第一储箱、所述第二储箱输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第二发动机。

在一个实施例中，所述流量调节机构包括第一支路及第二支路；其中所述第一主管路的出口与所述第二主管路的出口通过所述第一支路连通以及通过所述第二支路连通；所述第一状态为所述第一支路与所述第一发动机连通的状态，且所述第二状态为所述第二支路与所述第二发动机连通的状态。

在一个实施例中，推进剂输送结构还包括第一三通管和第二三通管；其中所述第一主管路的出口连通所述第一三通管的入口，所述第一三通管的两个出口分别连通所述第一支路和所述第二支路；所述第二主管路的出口连通所述第二三通管的入口，所述第二三通管的两个出口分别连通所述第一支路和所述第二支路。

在一个实施例中，推进剂输送结构还包括第一输入总管路和第二输入总管路；其中所述第一输入总管路的入口连通所述第一支路，所述第一输入总管路的出口用于连通第一发动机；所述第二输入总管路的入口连通所述第二支路，所述第二输入总管路的出口用于连通第二发动机。

在一个实施例中，所述第一储箱和所述第二储箱相对于所述第一输入总管路和/或第二输入总管路对称设置；所述第一主管路和所述第二主管路相对于所述第一输入总管路和/或所述第二输入总管路对称设置。

在一个实施例中，所述第一输入总管路连通所述第一支路的中点位置，且所述第一输入总管路与所述第一支路彼此垂直；所述第二输入总管路连通所述第二支路的中点位置，且所述第二输入总管路与所述第二支路彼此垂直。

在一个实施例中，所述第一支路设置两个第一节流元件，且所述第一支路位于所述两个节流元件之间的部分用于连通第一发动机。

在一个实施例中，所述第二支路设置两个第二节流元件，且所述第二支路位于所述两个第二节流元件之间的部分用于连通第二发动机。

在一个实施例中，所述第一节流元件的开孔小于所述第二节流元件的开孔。

在一个实施例中，所述第一支路设置两个第一节流元件，且所述第一支路位于所述两个节流元件之间的部分用于连通第一发动机；所述第一主管路和所述第二主管路分别设置第二节流元件，且所述第二支路用于连通第二发动机；其中所述第一节流元件的开孔小于所述第二节流元件的开孔。

本发明的另一个方面提供了一种航天运载器，包括以上任一项所述的推进剂输送结构。

本实用新型提供的推进剂输送结构及航天运载器，通过将不同支路连通具有不同的发动机，可以确保并列布置的储箱内的推进剂输送量均衡，从而提高推进剂的利用率，降低运载器发射成本。

在阅读具体实施方式并且在查看附图之后，本领域的技术人员将认识到另外的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1-5是根据本实用新型是实施例的推进剂输送结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

本申请下文中描述的推进剂输送结构，可以用于火箭、导弹等航天运载器或类似产品中，本领域技术人员不得因在具体实施例中使用了火箭发动机、或导弹发动机，而将液体发动机的保护范围限制于此，本实用新型的推进剂输送结构的保护范围以权利要求为依据。

液体发动机的供液系统通常包括存储推进剂的储箱，且可以通过对储箱实施气体挤压、泵压等方式使储箱中存储的推进剂进入发动机，从而实现对发动机的供液。例如，航天运载器的姿轨控动力系统中两个贮箱往往采用并联式的布局。由于加工偏差等因素的影响，这种并联式布局常常会导致两个储箱中推进剂消耗不均的现象。

为了缓解并列布置的储箱中推进剂消耗不均衡问题，例如，可以在推进剂的输送管路上设置节流元件，以调整推进剂输送结构中不同管路的推进剂流量及流速。在推进剂输送流量变化不大时，这种方法能够较好的保证两贮箱的排放均衡性。但是，小流量下节流元件的流阻过小，随着推进剂输送流量变化增大(例如，流量变化范围达到十倍以上)，小流量下的节流元件逐渐丧失调节作用，无法保证小流量下两贮箱的排放均衡性。

本实用新型的一个方面提供了一种用于航天运载器的推进剂输送结构。参加图1，推进剂输送结构包括：第一储箱10、第二储箱11、第一主管路21、第二主管路22以及流量调节机构。其中所述第一储箱10的出口连接所述第一主管路21，所述第二储箱11的出口连接所述第二主管路22；所述第一主管路21 的出口和所述第二主管路22的出口分别连接所述流量调节机构。所述流量调节机构用于连通第一发动机7和第二发动机13。所述流量调节机构具有第一状态和第二状态，在所述流量调节机构处于第一状态下，从所述第一储箱10、所述第二储箱11输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第一发动机7；且在所述流量调节机构处于第二状态下，从所述第一储箱10、所述第二储箱11输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第二发动机13。本实用新型的推进剂输送机构，通过设置流量调节机构，可以选择性的向第一发动机或第二发动机供液，从而确保两个储箱中推进剂的均衡消耗。

例如，在本实用新型的一个实施例提供的一种用于航天运载器的推进剂输送结构中，流量调节机构可以包括第一支路和第二支路。具体而言，如图1所示，推进剂输送结构包括：第一储箱10、第二储箱11、第一主管路21、第二主管路22、第一支路4及第二支路5。其中所述第一储箱10的出口连接所述第一主管路21，所述第二储箱11的出口连接所述第二主管路22。所述第一主管路21的出口与所述第二主管路22的出口通过所述第一支路4连通以及通过所述第二支路5连通。所述第一支路4用于连通第一发动机7，从而从所述第一储箱10和所述第二储箱11输送的推进剂经所述第一支路4输送至第一发动机7。所述第二支路5用于连通第二发动机13，从而从所述第一储箱10和所述第二储箱11输送的推进剂经所述第二支路5输送至第二发动机13。本实用新型实施例的液体推进剂输送结构，通过采用不同支路连通不同发动机，可以提高两个储箱推进剂消耗的同步性，进而提高运载器的运载能力。

需要说明的是，在该实施例中，流量调节机构中包括第一支路4和第二支路5，从而在需要对第一发动机4供液时，第二发动机13的供液阀门关闭。同样，在需要对第二发动机13供液时，第一发动机7的供液阀门关闭。本发明的实施例，通过流量调节机构，可以实现以不同支路对不同发动机进行供液，从而提高两储箱推进剂消耗的同步性。

参见图2，例如，在一个实施例中，推进剂输送结构还包括第一三通管31 和第二三通管32。其中所述第一主管路21的出口连通所述第一三通管31的入口，所述第一三通管31的两个出口分别连通所述第一支路4和所述第二支路5。所述第二主管路22的出口连通所述第二三通管32的入口，所述第二三通管32 的两个出口分别连通所述第一支路4和所述第二支路5。也即，第一主管路21 连通第一三通管31的入口，且第一三通管31的两个出口分别连通第一支路4 和第二支路5，从而从第一储箱10流出的推进剂可以通过三通管31进入第一支路4或第二支路5。同样地，第二主管路22连通第二三通管32地入口，且第二三通管32地两个出口分别连通第一支路4和第二支路5，从而从第二储箱 11流出的推进剂可以通过三通管32进入第一支路4或第二支路5。且由于第一支路4连通第一发动机7，第二支路5连通第二发动机13，因此，进入第一支路4的推进剂可以流入发动机7，进入第二支路5的推进剂可以流入发动机13。本实用新型的实施例的推进剂输送结构，通过设置第一三通管、第二三通管，可以将两个储箱流出的推进剂选择性的向两条支路流动，以实现为对应发动机的均衡供液。

在该实施例中，第一支路4的两端分别连通至第一三通管31的一个出口以及第二三通管32的一个出口，发动机7连通至第一支路4，从而两个推进剂储箱可以同时对发动机7供液(例如，此时，连通第二支路的发动机的供液阀门关闭)。同样地，第二支路5的两端分别连通至第一三通管31的另一个出口以及第二三通管32的另一个出口，发动机13连通至第二支路5，从而两个推进剂储箱可以同时向发动机13供液(例如，此时，连通第一支路的发动机的供液阀门关闭)。

参见图3，在一个实施例中，推进剂输送结构还包括第一输入总管路6和第二输入总管路12。其中所述第一输入总管路6的入口连通所述第一支路4，所述第一输入总管路6的出口用于连通第一发动机7。所述第二输入总管路12 的入口连通所述第二支路5，所述第二输入总管路12的出口用于连通第二发动机11。

例如，第一发动机7与第二发动机13的推力可以不同。例如，第一发动机 7可以为小推力发动机，第二发动机13可以为大推力发动机。在小推力发动机 7工作时，两个储箱10，11可以小流量供应推进剂，两个储箱10，11输送的推进剂分别经第一主管路21，第二主管路22，第一三通管31和第二三通管32 之后，在第一支路4汇合，并通过第一输入总管路6小流量输送给第一发动机 7。在大推力发动机13工作时，两个储箱10，11可以大流量供应推进剂，两个储箱输送的推进剂经第一主管路21，第二主管路22，两个三通管31，32之后，在第二支路5中汇合，并通过第二输入总管路12大流量的输送给第二发动机 13。

在上述实施例中，例如，所述第一储箱10和所述第二储箱11相对于所述第一输入总管路6和/或第二输入总管路12对称设置(例如，第一储箱10和第二储箱11为以第一输入总管路6和/或第二输入总管路12为对称轴的轴对称结构)。所述第一主管路21和所述第二主管路22相对于所述第一输入总管路6 和/或所述第二输入总管路12对称设置(例如，第一主管路21和第二主管路22 为以第一输入总管路6和/或第二输入总管路12为对称轴的轴对称结构)。本实用新型的推进剂输送结构，通过调整推进剂储箱、及第一、第二主管路的布局，可以改善推进剂输送的均衡性，从而进一步确保发动机工作时推进剂储箱中的推进剂的同步消耗。

在一个实施例中，例如，所述第一输入总管路6连通所述第一支路4的中点位置，且所述第一输入总管路6与所述第一支路4彼此垂直，从而第一支路 4为以第一输入总管路6为对称轴的轴对称结构，从第一储箱10和第二储箱11 输送的推进剂可以更加均衡地在第一支路4的中点位置汇合，并通过第一输入总管路6输出，提高了第一发动机工作时两个储箱推进剂消耗的均匀性。所述第二输入总管路12连通所述第二支路5的中点位置，且所述第二输入总管路 12与所述第二支路5彼此垂直，从而第二支路5为以第二输入总管路12为对称轴的轴对称结构，确保从第一储箱10和第二储箱11输送的推进剂可以均衡地在第二支路的中点位置汇合，并通过第二输入总管路12输出，提高了第二发动机工作时两个储箱推进剂消耗的均衡性。

在一个实施例中，所述第一支路4中包括流通截面最小的第一流通截面，所述第二支路5中包括流通截面最小的第二流通截面，且所述第一流通截面小于所述第二流通截面。例如，在此情况下，第一支路4连通的发动机7的工作时所需推进剂流量可以小于第二支路5连通的发动机13工作时所需推进剂的流量。例如，第一支路4可以包括两个第一流通截面，两个第一流通截面可以用于调整来自两个储箱的推进剂流量，从而满足第一发动机工作时的流量要求。例如，两个第一流通截面的位置可以位于该第一支路4连通发动机7的连通位置的两侧且相对于该连通位置彼此对称，从而进一步改善储箱推进剂消耗的均衡性。例如，第二支路5可以包括两个第二流通截面，两个第二流通截面可以用于调整来自两个储箱的推进剂流量，从而满足第二发动机13工作时的流量要求。例如，两个第一流通截面可以位于第二支路5连通发动机13的连通位置的两侧且相对于该连通位置彼此对称，从而进一步改善储箱推进剂消耗的均衡性。

参见图4，例如，第一支路4的内部可以设置两个第一节流元件8，这两个第一节流元件8在第一支路4形成两个第一流通截面，且第一支路4位于两个节流元件8之间的部分用于连通第一发动机7。也即，从两个储箱10，11输送的推进剂在进入第一支路4后，在第一支路4的两侧分别被节流元件8节流，从而将流量调整至满足第一发动机7工作的流量。此外，从储箱10，11的推进剂分别经两个节流元件8节流后，在第一支路4的两个节流元件8的下游位置的流量可以大致相同，从而进一步改善两个推进剂储箱中推进剂消耗的均衡性。

同样，第二支路5的内部可以设置两个第二节流元件9，以在所述第二支路5形成两个所述第二流通截面，且所述第二支路5位于所述两个第二节流元件9之间的部分用于连通第二发动机13。也即，从两个储箱10，11输送的推进剂在进入第二支路5后，在第二支路5的两侧分别被节流元件9节流，从而将流量调整至满足第二发动机13工作的流量。此外，从两个储箱10，11输送的推进剂经两个节流元件9节流后，在第二支路5的两个节流元件9的下游位置的流量可以大致相同，从而进一步改善两个推进剂储箱中推进剂消耗的均衡性。

在上述实施例中，由于第一流通截面的流通面积小于第二流通截面的流通面积，因此，第一节流元件8的开孔可以小于所述第二节流元件9的开孔。

在该实施例中，例如，第一节流元件8和第二节流元件9均为开孔大小可调节结构，从而进一步提高对储箱推进剂消耗进行调节的能力。例如，在挤压式推进剂储箱中，用于挤压气体的空间、存储推进剂的空间以及分隔气体和液体的挤压隔膜在加工过程中通常存在一定误差。如果两个推进剂储箱中的隔膜在尺寸和形状等存在少量差异，则在相同挤压条件下，两个储箱输送的推进剂将会发生明显差异。此外，管路的加工误差，三通管的误差，也可以影响推进剂的输送，进而导致两储箱的推进剂消耗不均衡。本实用新型的实施例通过分别在第一支路和第二支路设置开孔可调节的节流元件，可以根据与两个储箱连接的输送管路及储箱内结构的各类误差调节节流元件的开孔尺寸，从而进一步提高两储箱推进剂消耗的均匀性。

如前文所述，例如，在一个实施例中，第一支路4设置两个第一节流元件 8，且所述第一支路4位于所述两个节流元件8之间的部分用于连通第一发动机 7。另外，所述第一主管路21和所述第二主管路22分别设置第二节流元件9，且所述第二支路5用于连通第二发动机13。也就是说，从推进剂储箱10，11 中输送至主管路21，22中的推进剂首先被第二节流元件9节流，从而改变(例如，减小)推进剂的流量及流速。此后，经设于主管路21，22的节流元件9 节流的推进剂可以经第一支路4设置的节流元件8进一步节流，以实现对第一发动机7进行推进剂的小流量供应(即预供应给第一发动机的推进剂经分别主管路21，22、第一支路4设置的节流元件8进行两次节流，从而实现对第一发动机7进行推进剂的小流量供应)。此外，经设于主管路21，22的节流元件9 节流的推进剂可以经第二支路5对第二发动机13进行推进剂的大流量供应(即在第二支路5上无需在推进剂输送至第二发动机13之前对其进行二次节流，从而实现对第二发动机13进行推进剂的大流量供应)。

在该实施例中，例如，第一节流元件8的开孔小于第二节流元件9的开孔，以实现对不同支路的推进剂的流量调整。同样地，第一节流元件8和第二节流元件9可以为开孔可调节结构，从而进一步提高输送结构对两个推进剂储箱中推进剂消耗的调控能力。

在本实用新型的另外的实施例中，流量调节机构可以仅包括一条供液支路。例如，该供液支路的两端可以分别连接第一主管路21和第二主管路22的出口。供液支路可以间隔的设置两个开孔可调节的节流元件，且第一发动机7和第二发动机13可以连通至两个节流元件之间。进一步地，节流元件的开孔可以有两个状态，即大开孔状态和小开孔状态。两个节流元件在电磁阀的驱动下，可以实现在两个状态之间的切换。当需要对小流量的第一发动机供液时，两个节流元件调节至小开孔状态(对应流量调节机构的第一状态)，当需要对大流量的第二发动机供液时，两个节流元件均调节至大开孔状态(对应流量调节机构的第二状态)。本实用新型的推进剂输送结构，以单根供液支路配合开度可调节流元件，实现了对不同发动机的选择性供液，简化了推进剂输送结构，且提高了不同储箱中推进剂的消耗同步性。

在该实施例中，流量调节机构可以包括信号接收装置，以接收有关发动机指令信号，从而根据指令信号通过电磁阀调节节流元件的状态，实现对不同发动机的供液。

本实用新型的另一个方面提供了一种液体发动机，包括如上所述的推进剂输送结构。

本实用新型的再一个方面提供了一种航天运载器，包括上述液体发动机。

本实用新型提供的推进剂输送结构及液体发动机，通过将不同支路连通具有不同流量的发动机，可以确保并列布置的储箱内的推进剂输送量均衡，从而提高推进剂的利用率，降低运载器发射成本。

本实用新型的上述实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于航天运载器的推进剂输送结构，其特征在于，包括：第一储箱、第二储箱、第一主管路、第二主管路以及流量调节机构；

其中所述第一储箱的出口连接所述第一主管路，所述第二储箱的出口连接所述第二主管路；所述第一主管路的出口和所述第二主管路的出口分别连接所述流量调节机构；所述流量调节机构用于连通第一发动机和第二发动机

所述流量调节机构具有第一状态和第二状态，在所述流量调节机构处于第一状态下，从所述第一储箱、所述第二储箱输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第一发动机；且在所述流量调节机构处于第二状态下，从所述第一储箱、所述第二储箱输送的推进剂经所述流量调节机构进入所述第二发动机。

2.根据权利要求1所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述流量调节机构包括第一支路及第二支路；

其中所述第一主管路的出口与所述第二主管路的出口通过所述第一支路连通以及通过所述第二支路连通；

所述第一状态为所述第一支路与所述第一发动机连通的状态，且所述第二状态为所述第二支路与所述第二发动机连通的状态。

3.根据权利要求2所述的推进剂输送结构，其特征在于，还包括第一三通管和第二三通管；

其中所述第一主管路的出口连通所述第一三通管的入口，所述第一三通管的两个出口分别连通所述第一支路和所述第二支路；所述第二主管路的出口连通所述第二三通管的入口，所述第二三通管的两个出口分别连通所述第一支路和所述第二支路。

4.根据权利要求3所述的推进剂输送结构，其特征在于，还包括第一输入总管路和第二输入总管路；

其中所述第一输入总管路的入口连通所述第一支路，所述第一输入总管路的出口用于连通第一发动机；所述第二输入总管路的入口连通所述第二支路，所述第二输入总管路的出口用于连通第二发动机。

5.根据权利要求4所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第一储箱和所述第二储箱相对于所述第一输入总管路和/或第二输入总管路对称设置；所述第一主管路和所述第二主管路相对于所述第一输入总管路和/或所述第二输入总管路对称设置。

6.根据权利要求4所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第一输入总管路连通所述第一支路的中点位置，且所述第一输入总管路与所述第一支路彼此垂直；所述第二输入总管路连通所述第二支路的中点位置，且所述第二输入总管路与所述第二支路彼此垂直。

7.根据权利要求2-6任一项所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第一支路设置两个第一节流元件，且所述第一支路位于所述两个节流元件之间的部分用于连通第一发动机。

8.根据权利要求7所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第二支路设置两个第二节流元件，且所述第二支路位于所述两个第二节流元件之间的部分用于连通第二发动机。

9.根据权利要求8所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第一节流元件的开孔小于所述第二节流元件的开孔。

10.根据权利要求2-6任一项所述的推进剂输送结构，其特征在于，所述第一支路设置两个第一节流元件，且所述第一支路位于所述两个节流元件之间的部分用于连通第一发动机；所述第一主管路和所述第二主管路分别设置第二节流元件，且所述第二支路用于连通第二发动机；其中所述第一节流元件的开孔小于所述第二节流元件的开孔。

11.一种航天运载器，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的推进剂输送结构。