一種適用于大型低溫液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)供應(yīng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的一種適用于大型低溫液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)供應(yīng)系統(tǒng)，主要應(yīng)用的領(lǐng)域?yàn)槲磥砜晒┛芍貜?fù)使用發(fā)動(dòng)機(jī)使用的低溫液氧/甲烷發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]大型液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)在航空航天領(lǐng)域具有巨大的需求量，人類探月或是未來登陸火星都需要大推力的液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)作為支撐，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)的可重復(fù)使用成為急切解決的問題，液氧/甲烷作為未來發(fā)動(dòng)機(jī)重復(fù)使用的推進(jìn)劑，具有潛在的強(qiáng)大的競爭力。建設(shè)一套以液氧/甲烷為主的試驗(yàn)系統(tǒng)成為了其中一個(gè)必須要解決的問題。
[0003]大推力發(fā)動(dòng)機(jī)一般由渦輪泵系統(tǒng)及推力室組成，因此供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)該同時(shí)滿足兩個(gè)試驗(yàn)件單獨(dú)測試及同時(shí)包含集成渦輪泵和推力室試驗(yàn)的要求。其中渦輪泵試驗(yàn)過程中，一般通過一個(gè)啟動(dòng)過程后，燃?xì)獍l(fā)生器開始工作，排出的氣體吹動(dòng)渦輪，然后渦輪帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的泵進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，提高燃?xì)獍l(fā)生器的入口壓力以及推力室的入口壓力，推力室進(jìn)行試驗(yàn)的過程中，只需要高壓入口即可。則渦輪泵入口壓力為低壓力，而在進(jìn)行推力室試驗(yàn)時(shí)，入口壓力需要模擬真實(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)情況，則需要直接的高壓才能滿足要求。因此供應(yīng)系統(tǒng)需要同時(shí)滿足上述兩個(gè)試驗(yàn)要求，給供應(yīng)系統(tǒng)切換提供了很大的難度，另外通用的方法是使用提供推力室的高壓入口且大流量的泵，但是高壓力和大流量的泵給廠商提出了很大制造難度，國內(nèi)幾乎無法滿足要求。因此大流量的液氧甲烷系統(tǒng)成為了一個(gè)較大的技術(shù)難點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述出現(xiàn)的問題，提出了一種安全系數(shù)高，可行性強(qiáng)的大型低溫試驗(yàn)系統(tǒng)，為安全的進(jìn)行重復(fù)使用發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)提供了一個(gè)可行的方案。
[0005]本發(fā)明是一種適用于大型低溫液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)供應(yīng)系統(tǒng)，包括燃料增壓系統(tǒng)、氧化劑增壓系統(tǒng)、燃料輸運(yùn)系統(tǒng)和氧化劑輸運(yùn)系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0007](I)本發(fā)明的燃料和氧化劑增壓系統(tǒng)中，采用氮?dú)庾鳛樵鰤簹怏w介質(zhì)，氮?dú)庠诔簵l件下的沸點(diǎn)為_196°C，氧氣的沸點(diǎn)為_183°C，甲烷的沸點(diǎn)為-161.5°C。由于氮?dú)獾姆悬c(diǎn)較低，因此，氮?dú)庾鳛樵鰤簹怏w是具有可行性的。針對(duì)試驗(yàn)工況，本發(fā)明詳細(xì)查閱相關(guān)的《低溫流體熱物理性質(zhì)》手冊(cè)，認(rèn)為試驗(yàn)工況下氮?dú)庠鰤盒问綕M足要求。具體實(shí)施如下:試驗(yàn)初始過程中，兩個(gè)高壓低溫推進(jìn)劑儲(chǔ)罐中都會(huì)保持0.4Mpa狀態(tài)，此時(shí)氮?dú)饣静粫?huì)被液化，試驗(yàn)過程中氮?dú)忾_始迅速的對(duì)儲(chǔ)罐升壓，使其達(dá)到高壓狀態(tài)，氮?dú)庠诟邏旱蜏貤l件下會(huì)開始逐步液化?？紤]試驗(yàn)時(shí)間在1s內(nèi)，高流量的氮?dú)饽軌驈浹a(bǔ)部分氮?dú)獗灰夯瘞淼挠绊?，另外液氮的密度相?duì)液氧密度較低，會(huì)浮在液氧表面，不會(huì)對(duì)輸出液氧品質(zhì)產(chǎn)生較大影響。
[0008](2)本發(fā)明中，采用氣體增壓方式給推進(jìn)劑進(jìn)行加壓，保證了發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)過程中液體流量的穩(wěn)定可靠，而未采用國內(nèi)常用的泵增壓方式，此方式弊端為液體輸出流量呈現(xiàn)脈動(dòng)式，振動(dòng)強(qiáng)烈，給試驗(yàn)過程造成困難，因此氣體增壓方式對(duì)此系統(tǒng)是具有很強(qiáng)的適應(yīng)性；
[0009](3)本發(fā)明中拓展了將液態(tài)推進(jìn)劑轉(zhuǎn)化為氣態(tài)推進(jìn)劑的功能，可以滿足未來其他試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)氣態(tài)推進(jìn)劑的使用，極大的擴(kuò)展了試驗(yàn)系統(tǒng)的多功能性；
[0010](4)本發(fā)明的燃料輸運(yùn)系統(tǒng)和氧化劑輸運(yùn)系統(tǒng)中，將低溫低壓儲(chǔ)槽與低溫高壓儲(chǔ)罐通過中間過渡進(jìn)行連接，可以實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)儲(chǔ)罐在一定的條件下進(jìn)行互相的補(bǔ)給，防止了在試驗(yàn)的過程中，由于單獨(dú)使用一個(gè)儲(chǔ)罐造成推進(jìn)劑不足的狀況；
[0011](5)本發(fā)明的燃料輸運(yùn)系統(tǒng)和氧化劑輸運(yùn)系統(tǒng)中，可以單獨(dú)進(jìn)行推力室試驗(yàn)、渦輪泵試驗(yàn)，亦可進(jìn)行推力室和渦輪泵的整機(jī)連試，單獨(dú)測試推力室時(shí)，利用增壓系統(tǒng)和使用高壓儲(chǔ)罐即可達(dá)到要求，單獨(dú)測試渦輪泵時(shí)，使用低壓儲(chǔ)槽或低壓儲(chǔ)槽和高壓儲(chǔ)罐并聯(lián)使用就可滿足要求。因此本系統(tǒng)對(duì)高低壓系統(tǒng)進(jìn)行整合，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理圖；
[0013]圖中:
[0014]AOO-手動(dòng)截止閥AOl-高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐A02-壓力傳感器A03-手動(dòng)截止閥
[0015]A04-氣動(dòng)截止閥A05-過濾器 A06-手動(dòng)截止閥A07-手動(dòng)截止閥
[0016]A08-手動(dòng)截止閥A09-壓力表 AlO-手動(dòng)截止閥All-減壓器
[0017]A12-壓力表A13-手動(dòng)截止閥 A14-手動(dòng)截止閥A15-氣體穩(wěn)定器
[0018]A16-手動(dòng)截止閥A17-減壓器 A18-壓力表A19-手動(dòng)截止閥
[0019]A20-手動(dòng)截止閥A21-氣動(dòng)截止閥 A22-壓力表A23-減壓器
[0020]A24-壓力傳感器 A25-壓力表 A26-手動(dòng)截止閥A27-氣動(dòng)截止閥
[0021]A28-氣動(dòng)截止閥A29-氣動(dòng)截止閥 A30-壓力表A31-減壓器
[0022]A32-手動(dòng)截止閥A33-壓力表 A34-壓力傳感器A35-氣動(dòng)截止閥
[0023]A36-氣動(dòng)截止閥BOl-高壓氣氧儲(chǔ)罐B02-單向閥B03-氣動(dòng)截止閥
[0024]B04-汽化器B05-手動(dòng)截止閥 B06-液氧泵B07-手動(dòng)截止閥
[0025]B08-手動(dòng)截止閥B09-低壓液氧儲(chǔ)槽BlO-手動(dòng)截止閥Bll-手動(dòng)截止閥
[0026]B12-手動(dòng)截止閥B13-手動(dòng)截止閥 B14-手動(dòng)截止閥B15-手動(dòng)截止閥
[0027]B16-單向閥B17-高壓液氧儲(chǔ)罐B18-溫度傳感器B19-壓力傳感器
[0028]B20-氣動(dòng)截止閥B21-溫度傳感器 B22-壓力傳感器B23-氣動(dòng)截止閥
[0029]B24-流量計(jì)B25-安全閥 B26-手動(dòng)截止閥B27-手動(dòng)截止閥
[0030]B28-手動(dòng)截止閥B29-過濾器 B30-壓力傳感器B31-溫度傳感器
[0031]B32-氣動(dòng)截止閥B33-氣動(dòng)截止閥 B34-波紋管B35-氣動(dòng)截止閥
[0032]B36-波紋管B37-氣動(dòng)截止閥 B38-波紋管B39-氣動(dòng)截止閥
[0033]B40-氣動(dòng)截止閥B41-氣動(dòng)截止閥 COl-高壓氣甲烷儲(chǔ)罐C02-單向閥
[0034]C03-氣動(dòng)截止閥C04-汽化器 C05-手動(dòng)截止閥C06-液甲烷泵
[0035]C07-手動(dòng)截止閥C08-手動(dòng)截止閥C09-低壓液甲烷儲(chǔ)槽ClO-手動(dòng)截止閥
[0036]Cll-手動(dòng)截止閥C12-手動(dòng)截止閥C13-手動(dòng)截止閥C14-手動(dòng)截止閥
[0037]C15-手動(dòng)截止閥C16-單向閥C17-高壓液甲烷儲(chǔ)罐C18-溫度傳感器
[0038]C19-壓力傳感器C20-氣動(dòng)截止閥C21-溫度傳感器C22-壓力傳感器
[0039]C23-氣動(dòng)截止閥C24-流量計(jì)C25-安全閥C26-手動(dòng)截止閥
[0040]C27-手動(dòng)截止閥C28-手動(dòng)截止閥C29-過濾器C30-壓力傳感器
[0041]C31-溫度傳感器C32-氣動(dòng)截止閥C33-氣動(dòng)截止閥C34-波紋管
[0042]C35-氣動(dòng)截止閥C36-波紋管C37-氣動(dòng)截止閥C38-氣動(dòng)截止閥
[0043]C39-氣動(dòng)截止閥C40-波紋管
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0045]本發(fā)明是一種適用于大型低溫液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)供應(yīng)系統(tǒng)，包括燃料增壓系統(tǒng)、氧化劑增壓系統(tǒng)、燃料輸運(yùn)系統(tǒng)和氧化劑輸運(yùn)系統(tǒng)。
[0046]燃料增壓系統(tǒng)和氧化劑增壓系統(tǒng)由氮?dú)庀到y(tǒng)來承擔(dān)。氮?dú)庀到y(tǒng)另外還承擔(dān)了整體系統(tǒng)的所有氣動(dòng)閥門開啟的操縱氣以及試驗(yàn)過程中的吹掃氣。圖1中，高壓氮?dú)鈨?chǔ)罐AOI與手動(dòng)截止閥A00、壓力傳感器A02和氣動(dòng)截止閥A04、手動(dòng)截止閥A03相連接，過濾器A05 —端連接氣動(dòng)截止閥A04和手動(dòng)截止閥A03，另一端分為一個(gè)三通，連接手動(dòng)截止閥A06和手動(dòng)截止閥A07，手動(dòng)截止閥A07后連接壓力表A09、手動(dòng)截止閥A08、手動(dòng)截止閥AlO以及手動(dòng)截止閥A16，手動(dòng)截止閥AlO后連接減壓器All，減壓器All另一端分為四通連接壓力表A12、手動(dòng)截止閥A13以及手動(dòng)截止閥A14，手動(dòng)截止閥A14后連接氣體穩(wěn)定器A15，此條氮?dú)馔ǖ罏樗械臍鈩?dòng)截止閥提供操縱氣體，手動(dòng)截止閥A16后連接減壓器A17，減壓器A17后分四通，分別連接壓力表A18、手動(dòng)截止閥A19以及手動(dòng)截止閥A20，此條通道為試驗(yàn)過程中提供吹掃氣體。過濾器A05后另外添加一個(gè)三通，分別連接氣動(dòng)截止閥A21和氣動(dòng)截止閥A29，氣動(dòng)截止閥A21后連接壓力表A22和減壓器A23，減壓器A23后順次連接壓力傳感器A24、壓力表A25、手動(dòng)截止閥A26以及氣動(dòng)截止閥A27，氣動(dòng)截止閥A27后連接氣動(dòng)截止閥A28和高壓液氧儲(chǔ)罐B17，至此氧化劑增壓系統(tǒng)完畢。氣動(dòng)截止閥A29后分別連接壓力表A30和減壓器A31，減壓器A31后順次連接手動(dòng)截止閥A32、