CN219492424U - 一种运载火箭的增压系统及运载火箭 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种运载火箭的增压系统，包括：增压管，所述增压管将汽化的推进剂传输至贮箱的进气口，所述增压管上设置增压电磁阀和增压孔板；发动机泵，用于将推进剂从贮箱输送至发动机；压力传感器，设于所述发动机泵入口处用于测量推进剂的压力；控制器，根据所述压力传感器的压力值控制所述增压电磁阀的打开或闭合。该增压系统能够减少增压计算时贮箱内气枕压力的影响，能够释放出因避免计算偏差所取的较大贮箱压力余量，提高了运载火箭的运载能力。

Description

一种运载火箭的增压系统及运载火箭

技术领域

本实用新型涉及运载火箭领域，具体涉及一种运载火箭的增压系统。

背景技术

现有技术中运载火箭的增压系统通常采用闭式自生增压方式，通过测量贮箱内气枕的压力，将贮箱压力信号传输至控制系统进行判断，控制增压电磁阀的开闭以满足贮箱增压要求。目的在于通过贮箱压力、输送管内流阻以及液柱压力计算以得到发动机泵入口压力要求。箱内测压的不利之处在于，输送管内的流阻及飞行时过载容易出现偏差导致压力计算偏差，为满足使用要求需要将贮箱压力保守取值，所带来的影响包括贮箱设计压力较高，火箭质量偏大等，严重影响火箭的运载能力。

鉴于此，亟需设计一种直接有效规避计算偏差的运载火箭的增压系统，以提高火箭运载能力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种运载火箭的增压系统和运载火箭。

本实用新型提供一种运载火箭的增压系统，包括：增压管，所述增压管将汽化的推进剂传输至贮箱的进气口，所述增压管上设置增压电磁阀和增压孔板；发动机泵，用于将推进剂从贮箱输送至发动机；压力传感器，设于所述发动机泵入口处用于测量推进剂的压力；控制器，根据所述压力传感器的压力值控制所述增压电磁阀的打开或闭合。

根据本实用新型的一个实施例，所述的运载火箭的增压系统还包括：输送管，所述输送管连接贮箱的出料口至发动机的进料口，发动机泵设置在所述输送管下端用于输送推进剂。

根据本实用新型的一个实施例，所述压力传感器设置为两个或多个，分布在所述发动机泵入口的输送管周围。

根据本实用新型的一个实施例，所述控制器还用于将两个或多个所述压力传感器的原始压力值进行均值计算，并根据均值计算后的压力值控制所述增压电磁阀的打开或闭合。

根据本实用新型的一个实施例，当压力值小于预设压力值时，所述控制器控制所述增压电磁阀打开；当压力值大于等于预设压力值时，所述控制器控制所述增压电磁阀关闭。

根据本实用新型的一个实施例，所述增压管包括两条或多条，每条所述增压管均设置所述增压电磁阀和所述增压孔板。

根据本实用新型的一个实施例，所述增压管可以设置两条或多条，其中一路设置所述增压电磁阀和所述增压孔板，剩余管路仅设置所述增压孔板。

根据本实用新型的一个实施例，所述的运载火箭的增压系统还包括：测压管，所述测压管的一端从所述输送管的侧壁延伸出来，所述压力传感器设置在测压管的另一端。

根据本实用新型的一个实施例，所述测压管根据所述压力传感器的数量可以设置成两个或多个，且所述测压管的一端均匀设置在所述输送管的四周。

另一方面，本实用新型还包括一种运载火箭，包括上述的运载火箭的增压系统。

本实施例的运载火箭的增压系统能够直接测量发动机泵入口的推进剂压力满足情况，进而通过控制器调节增压管的开闭来满足发动机泵入口的推进剂压力要求，能够减少增压计算时贮箱内气枕压力的影响，能够释放出因避免计算偏差所取的较大贮箱压力余量，提高了运载火箭的运载能力。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本实用新型所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本实用新型的说明书的一部分，其绘示了本实用新型的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明实用新型的原理。

图1是本实用新型一个实施例的运载火箭的增压系统的示意图。

附图标记：

100-增压管，200-贮箱，300-增压电磁阀，400-增压孔板，500-发动机泵，600-发动机，700-压力传感器，800-控制器，900-输送管。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本实用新型，用于示例性的说明本实用新型的原理，并不被配置为限定本实用新型。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本实用新型实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型实施例的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。

对于本领域技术人员来说，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型更好的理解。

图1是本实用新型一个实施例的运载火箭的增压系统的示意图。

如图1所示，本实用新型提供一种运载火箭的增压系统，包括：增压管100，增压管100将汽化的推进剂传输至贮箱200的进气口，增压管100上设置增压电磁阀300和增压孔板400；发动机泵500，用于将推进剂从贮箱200输送至发动机600；压力传感器700，设于发动机泵500入口处用于测量推进剂的压力；控制器800，根据压力传感器700的压力值控制增压电磁阀300的打开或闭合。

具体地，本实施例中的运载火箭的增压系统可以是带有冗余功能的推进剂自生增压系统，运载火箭发动机600在正常工作状态下，通过换热器将液态推进剂进行汽化，通过增压管100的入口进入贮箱200。其中推进剂可以是甲烷、液氧、液氢等运载火箭常用的燃料。增压输送系统是液体运载火箭总要重要的组成部分，其功能是为液体火箭推进剂贮箱提供增压气体，以满足推进剂在发动机泵工作时所需的发动机泵入口压力，保证发动机启动及飞行过程中正常工作；同时满足火箭推进剂贮箱薄壁结构承载所需要的内压要求，保证贮箱结构有足够的强度和刚度。

增压气体在进入贮箱200前会经过增压管100上的增压电磁阀300和增压孔板400，在增压电磁阀300打开状态下，推进剂进入贮箱200从而对贮箱内的推进剂进行增压操作。当增压电磁阀300处于关闭状态，推进剂无法进入贮箱200以维持贮箱200当前压力。增压孔板400能够控制推进剂的流量，贮箱200需要多大的流量，选择多大的孔板，推进剂的流速和流量需要经过增压孔板400进行调节。

其中，为保证增压系统的可靠性，压力传感器700设置在靠近发动机泵500的入口处，用于检测发动机泵500入口处的推进剂压力。控制器800根据测得的压力值是否达到预设压力值来控制增压电磁阀300的打开或闭合，若发动机泵500入口处的推进剂压力值没有达到预设压力值，控制器800则需要打开增压电磁阀300对贮箱200进行增压操作，从而让发动机泵500入口处的推进剂压力值达到预设压力值。作为一种实施例，压力传感器700可以布置在稍微远离发动机泵500入口且靠近贮箱200出料口的位置，有关压力传感器700的位置不做具体限制，只要能测得推进剂入泵前的压力即可。

本实施例的运载火箭的增压系统能够直接测量发动机泵500入口的推进剂压力满足情况，进而通过控制器800调节增压管100的开闭来满足发动机泵500入口的推进剂压力要求，能够减少增压计算时贮箱200内气枕压力的影响，能够释放出因避免计算偏差所取的较大贮箱200压力余量，提高了运载火箭的运载能力。此外，这种对发动机泵500压力直接检测的方式，有效避免了贮箱200内增压气体计算偏差和飞行过载偏差带来的增压影响。通过这种直接测量发动机泵500入口推进剂压力值来调节贮箱200增压的方式，能提高自生增压系统的可靠性。该增压系统结构简单，通过增压孔板400、增压电磁阀300、控制器800及压力传感器700的组合即可实现运载火箭的贮箱200压力实时调节，无需设置复杂的系统，降低了系统的复杂性。

根据本实用新型的一个实施例，运载火箭的增压系统还包括：输送管900，输送管900连接贮箱200的出料口至发动机600的进料口，发动机泵500设置在输送管900下端（靠近发动机进料口的一端）用于输送推进剂。

具体地，推进剂从贮箱200到发动机600的传输可以通过输送管900进行，输送管900连接贮箱200的出料口至发动机600的进料口，发动机泵500设置在输送管900下端用于泵送推进剂。该增压系统通过直接测量发动机泵500入口的推进剂压力值的方式，能够有效避免输送管900流阻计算偏差带来的增压影响。

根据本实用新型的一个实施例，压力传感器700设置为两个或多个，分布在发动机泵500入口的输送管900周围。

根据本实用新型的一个实施例，控制器800还用于将两个或多个压力传感器700的原始压力值进行均值计算，并根据均值计算后的压力值控制增压电磁阀300的打开或闭合。

具体地，其中一种实施例是压力传感器700为两个，两个压力传感器700分布在发动机泵500入口的输送管900两侧（例如，两个压力传感器700可以沿输送管900的周向方向对称的设置在输送管的两侧）。控制器800将两个压力传感器700采集的原始压力值进行平均值计算，根据计算后得到的压力值进行判断，从而控制增压电磁阀300的打开或闭合。本申请的增压系统，经过两个或多个压力传感器700进行推进剂的原始压力值读取，能够有效避免单个压力传感器700偶尔误差过大，通过均值计算能够相应减小整体误差，也能避免贮箱200中的气枕压力传感器的读取误差，从而提高测量的精度，增加整体增压系统的可靠性。

根据本实用新型的一个实施例，当压力值小于预设压力值时，控制器800控制增压电磁阀300打开；当压力值大于等于预设压力值时，控制器800控制增压电磁阀300关闭。

具体地，当贮箱200压力低于设计压力时即发动机泵500入口压力小于预设压力值时，控制器800控制增压电磁阀300打开，增压气体进入贮箱200，使贮箱200压力升高；当贮箱200内压力达到设定值时即发动机泵500入口压力达到预设压力值时，控制器800通过压力数据判读，关闭增压电磁阀300，使贮箱200压力下降。

根据本实用新型的一个实施例，增压管100包括两条或多条，每条增压管100均设置增压电磁阀300和增压孔板400。

根据本实用新型的一个实施例，增压管100可以设置两条或多条，其中一路设置增压电磁阀300和增压孔板400，剩余管路仅设置增压孔板400。

具体地，增压管100可以采用一路电磁阀和孔板的调节方式，也可应用于多路调节方式或调节路和常通路并联的调节方式，采用多路调节方式或调节路和常通路并联的调节方式能够让增压调节更加可靠稳定，给贮箱200的增压效果明显。需要说明的是，多路调节方式即多条增压管100均设置增压电磁阀300和增压孔板400。调节路和常通路并联的调节方式，即其中一个管路为调节路设置增压电磁阀300和增压孔板400，剩余管路为常通路仅设置增压孔板400。当使用多路常通路并联或增压孔板400加其他组合的方式节流也可到达相应的效果，且属于本实用新型保护范围。

根据本实用新型的一个实施例，运载火箭的增压系统还包括：测压管，测压管的一端从输送管900的侧壁延伸出来，压力传感器700设置在测压管的另一端。

根据本实用新型的一个实施例，测压管根据压力传感器700的数量可以设置成两个或多个，且测压管的一端均匀设置在输送管900的四周。例如，多个测压管的一端沿输送管同一圆周周向等角度设置，从而提高测压管采样的可靠性，提高压力测量精度。

具体地，由于输送管900的低温推进剂会影响压力传感器700的性能，为了保证压力传感器700的测量精确性，可以从输送管900的侧壁延伸出测压管。测压管中的推进剂压力和输送管900中的推进剂压力一致，因此可以保证压力传感器700测得的压力值准确。采用测压管从输送管900侧壁伸出的测量方式可以防止压力传感器700这种精密器件受到发动机600的振动影响。其中，测压管的数量根据压力传感器700的数量可以对应设置成两个或多个，且各个测压管连接输送管900的一端均匀设置在输送管900的四周，保证采集到的压力数据多样准确，从而通过进行均值计算可以得到更精确的压力值。

以上实施例可以彼此组合，且具有相应的技术效果。

另一方面，本实用新型还包括一种运载火箭，包括上述的运载火箭的增压系统。由于本实施例中的运载火箭包含上述实施例中的增压系统，其技术效果在此不再赘述。

以上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 (10)

1.一种运载火箭的增压系统，其特征在于，包括：

增压管，所述增压管将汽化的推进剂传输至贮箱的进气口，所述增压管上设置增压电磁阀和增压孔板；

发动机泵，用于将推进剂从贮箱输送至发动机；

压力传感器，设于所述发动机泵入口处用于测量推进剂的压力；

控制器，根据所述压力传感器的压力值控制所述增压电磁阀的打开或闭合。

2.根据权利要求1所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，还包括：

输送管，所述输送管连接贮箱的出料口至发动机的进料口，发动机泵设置在所述输送管下端用于输送推进剂。

3.根据权利要求1所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，所述压力传感器设置为两个或多个，分布在所述发动机泵入口的输送管周围。

4.根据权利要求2所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，所述控制器还用于将两个或多个所述压力传感器的原始压力值进行均值计算，并根据均值计算后的压力值控制所述增压电磁阀的打开或闭合。

5.根据权利要求2或4所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，当压力值小于预设压力值时，所述控制器控制所述增压电磁阀打开；当压力值大于等于预设压力值时，所述控制器控制所述增压电磁阀关闭。

6.根据权利要求1所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，所述增压管包括两条或多条，每条所述增压管均设置所述增压电磁阀和所述增压孔板。

7.根据权利要求1所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，所述增压管可以设置两条或多条，其中一路设置所述增压电磁阀和所述增压孔板，剩余管路仅设置所述增压孔板。

8.根据权利要求1所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，还包括：

测压管，所述测压管的一端从输送管的侧壁延伸出来，所述压力传感器设置在测压管的另一端。

9.根据权利要求8所述的运载火箭的增压系统，其特征在于，所述测压管根据所述压力传感器的数量设置成两个或多个，且所述测压管的一端沿所述输送管的周向均匀设置。

10.一种运载火箭，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的运载火箭的增压系统。