【技术实现步骤摘要】
本申请涉及火箭，尤其涉及一种地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统。
技术介绍
1、低温液体火箭在点火发射前，发动机必须是“预冷好”和“增压好”的状态才可以点火发射。通常通过地面支持系统结合箭上贮箱对液体火箭发动机进行预冷，并在射前对箭上贮箱进行增压至一定压力，使发动机同时具备“预冷好”和“增压好”的状态。低温液体火箭发动机在点火前必须对发动机及其输送系统进行预冷。预冷是指使用低温液体推进剂的发动机在点火前利用推进剂或其他低温介质对发动机(主要是涡轮泵)及其输送系统进行冷却，以达到发动机起动允许的温度，保证涡轮泵的工作可靠。低温推进剂进入处于常温或过热状态的发动机泵时，会发生剧烈的沸腾现象，生成气液两相流。如不预冷或预冷不充分，输送管路和发动机的温度会高于液体推进剂，发动机就不能正常工作。因为推进剂在输送管路和发动机流道内受热而强烈汽化，在发动机启动过程中，气液两相流进入泵时，液滴会对泵进行冲击，将导致泵的汽蚀、空转、失速等，引起压力和流量的波动、富氧燃烧等，造成发动机起动时间和推力爬升时间的延长，严重时还可能导致起动完全失败。泵的汽蚀将影响诱导轮型面，降低泵效率并带来额外的发动机振动，严重时损坏涡轮泵。空转将影响导致泵转速过高、轴承磨损，严重时导致泵碰磨，氧泵可能会引起爆炸。因此，对于使用液氧等低温推进剂工作的低温火箭发动机，在发动机点火前，对发动机及其输送系统进行预冷必不可少，在启动前需要对涡轮泵等关键部件进行预冷，将发动机泵等部件温度降低到合理温度范围内，避免启动过程中，泵内出现气液两相流。火箭发动机预冷按
2、虽然上述提出的排放预冷系统简单，预冷效率高，但其存在以下主要问题：一是排放预冷在液氧加注时就开始，一直到发动机点火，此时间段至少持续6小时左右，会排放出大量液氧，因此液氧消耗量较大。二是，采用排放预冷的射前流程较为复杂，由于涉及低温推进剂的补加，流程十分复杂，先增压，再泄压进行补加，再增压进行发射。采用循环预冷虽使射前流程大为简化也不会消耗大量的低温推进剂，在自然循环预冷过程中完全不影响推进剂的补加操作，发射前贮箱进行预增压，但自然循环预冷阶段的预冷流量较小，预冷效率较低，点火前的氦气引射循环虽然能提高预冷流量，但在贮箱排气阀关闭后的引射受贮箱箱压的控制，因为注入的引射气体同样会进入贮箱造成贮箱箱压升高，达到上限值后就必须停止引射，发动机存在点火前不能达到“预冷好”状态的风险。目前液体火箭要么采用排放预冷，要么采用循环预冷，因此无论采用哪种预冷方式，都需要另设置一套贮箱地面增压系统，用于射前的贮箱地面增压。
3、因此，如何提出既能实现发动机的预冷又能对贮箱进行增压的系统，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本申请提供了一种地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，包括：低温推进剂贮箱、贮箱排气阀、氧输送管路、氧回流管路、引射器、预冷排放阀、氧排放管路、预冷排放阀控制管路、引射增压管路、氧排气管路、排气阀控制管路；低温推进剂贮箱的顶端与贮箱排气阀连通，低温推进剂贮箱的底端与氧输送管路连通；氧输送管路与氧输送管路连通；预冷排放阀分别与发动机和引射器连通；引射器与氧回流管路连通；氧回流管路与低温推进剂贮箱的底部连通；氧排放管路与预冷排放阀连通；预冷排放阀控制管路与预冷排放阀控制气口连通；引射增压管路与引射器连通；氧排气管路与贮箱排气阀连通；排气阀控制管路与贮箱排气阀控制气口连通。
2、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，氧排放管路上还连通有第一孔板以及第一电磁阀。
3、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，第一孔板的一端通过0s脱拔连接器与氧排放管路的连通，第一孔板的另一端与第一电磁阀连通。
4、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，预冷排放阀控制管路上还连通有第二电磁阀，预冷排放阀控制管路通过0s脱拔连接器与第二电磁阀连通。
5、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，引射增压管路上还连通有单向阀、过滤器、第三孔板、第四孔板、第三电磁阀以及第四电磁阀。
6、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，引射增压管路与单向阀的一端连通，单向阀的另一端与过滤器的一端连通，过滤器的另一端通过0s脱拔连接器分别与第三孔板和第四孔板的一端连通，第三孔板的另一端与第三电磁阀连通，第四孔板的另一端与第四电磁阀连通。
7、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，单向阀的数量为多个。
8、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，氧排气管路上还连通第五孔板和第五电磁阀。
9、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，氧气放管路与第五孔板的一端连通，第五孔板的另一端与第五电磁阀连通。
10、如上所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，低温推进剂贮箱的顶部还连通有压力传感器，对整个低温推进剂贮箱进行压力检测。
11、相对上述
技术介绍
，本申请能够在一个系统中集成了循环预冷和排放预冷两种模式，并且耦合了地面增压系统。在预冷的绝大部分时间中采用循环预冷方式，将发动机预冷到一定温度，减少推进剂的大量排放消耗，又能在点火前通过短时集中排放，使发动机迅速降温，达到“预冷好”状态，在射前又切换回循环预冷模式，既维持发动机“预冷好”状态，又能快速给贮箱增压，达到“增压好”条件，也避免了排放预冷射前流程较复杂的缺点。
【技术保护点】
1.一种地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，其特征在于，包括：低温推进剂贮箱、贮箱排气阀、氧输送管路、氧回流管路、引射器、预冷排放阀、氧排放管路、预冷排放阀控制管路、引射增压管路、氧排气管路、排气阀控制管路；
2.如权利要求1所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，其特征在于，氧排放管路上还连通有第一孔板以及第一电磁阀。
3.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，预冷排放阀控制管路上还连通有第二电磁阀，预冷排放阀控制管路通过0s脱拔连接器与第二电磁阀连通。
4.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，引射增压管路上还连通有单向阀、过滤器、第三孔板、第四孔板、第三电磁阀以及第四电磁阀；
5.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，氧排气管路上还连通第五孔板和第五电磁阀；
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统的液体火箭射
7.如权利要求5所述的液体火箭射前预冷增压方法，其特征在于，进行自然循环预冷阶段包括，第六电磁阀上电，打开贮箱排气阀，同时发动机预冷开始，第二电磁阀断电，预冷排放阀处于回流状态，推进剂从贮箱经过氧输送管路进入发动机，在对发动机仅预冷后经过预冷排放阀、引射器通过氧回流管路回至低温推进剂贮箱。
8.如权利要求6所述的液体火箭射前预冷增压方法，其特征在于，进行引射循环预冷阶段包括，在自然回流预冷状态下开启第三电磁阀，使第三电磁阀上电，地面氦气依次经过第三电磁阀、第三孔板、气体过滤器和单向阀进入引射器，进行引射循环预冷。
9.如权利要求7所述的液体火箭射前预冷增压方法，其特征在于，进行增压排放预冷阶段包括，关闭贮箱排气阀，保持第二电磁阀的开启，第二电磁阀上电时，预冷排放阀控制气管供气，预冷排放阀为排放状态，液氧从发动机出口进入预冷排放阀，然后从氧排放管路流出排放；
10.如权利要求7所述的液体火箭射前预冷增压方法，其特征在于，进行引射增压排放阶段包括，进行引射循环预冷时贮箱排气阀关闭，同时开启第三电磁阀和第四电磁阀，引射气进入低温推进剂贮箱进行增压。
...【技术特征摘要】
1.一种地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，其特征在于，包括：低温推进剂贮箱、贮箱排气阀、氧输送管路、氧回流管路、引射器、预冷排放阀、氧排放管路、预冷排放阀控制管路、引射增压管路、氧排气管路、排气阀控制管路；
2.如权利要求1所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统，其特征在于，氧排放管路上还连通有第一孔板以及第一电磁阀。
3.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，预冷排放阀控制管路上还连通有第二电磁阀，预冷排放阀控制管路通过0s脱拔连接器与第二电磁阀连通。
4.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，引射增压管路上还连通有单向阀、过滤器、第三孔板、第四孔板、第三电磁阀以及第四电磁阀；
5.如权利要求1所述的自生增压与加温增压联合的新型液体火箭增压系统，其特征在于，氧排气管路上还连通第五孔板和第五电磁阀；
6.一种基于权利要求1-5任一项所述的地面引射与增压耦合的液体火箭基础级发动机组合式预冷系统的液体火箭射前预冷增压方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏，明爱珍，王文彬，李冼，娄宏伟，王强，刘永涛，
申请(专利权)人：北京中科宇航技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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