[发明专利]一种具有冗余功能的甲烷自生增压系统

说明书

本发明提供一种具有冗余功能的甲烷自生增压系统，该增压系统包括：甲烷贮箱、压力传感器、第一电磁阀、第二电磁阀和控制器。其中，甲烷贮箱连接有冗余调节路、主调节路以及常开路，且冗余调节路、主调节路和常开路为并联通路；压力传感器设置在甲烷贮箱内，用于检测甲烷贮箱内的压力；第一电磁阀设置于冗余调节路，用于控制冗余调节路的开合；第二电磁阀设置于主调节路，用于控制主调节路的开合；控制器与压力传感器、第一电磁阀以及第二电磁阀连接，用于根据压力传感器检测的压力控制第一电磁阀以及第二电磁阀的开合。本发明提供的具有冗余功能的自生增压系统性能可靠，且能够实现智能调整增压方式，以提高火箭增压系统的工作性能。

技术领域

本发明涉及自生增压技术领域，尤其涉及火箭的甲烷自生增压系统，具体为一种具有冗余功能的甲烷自生增压系统。

背景技术

随着航天技术的发展，我国已经跻身航天大国，在航天领域拥有众多自主技术，其中，自生增压系统是液体运载火箭的重要组成部分，其功能是为液体火箭推进剂贮箱提供增压气体，以满足推进剂在泵入口所需的压力，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。根据对国内外运载火箭的飞行故障统计，由增压输送系统故障引起的飞行失败约占28％，增压输送系统的可靠性直接影响着运载火箭飞行的可靠性。为提高系统可靠性，增加系统的冗余是常用的措施之一。

现有技术中，通常自生增压系统的流量由发动机进行控制，推进剂经发动机加温汽化后，直接进入贮箱增压，近年来也有将增压气体分为两路，一路为常通路，保持增压气体在额定流量进行增压；另一路为电磁阀控制的调节回路，以满足对贮箱增压要求的自生增加方案。但该方案不利之处在于该系统没有冗余功能，当其中一路出现故障或设计增压流量与实际需要值偏离较大时，该系统不能满足火箭的增压需求。另外，以甲烷为燃料的运载火箭可以使用将液体甲烷汽化并对贮箱增压的自生增压技术，但该技术尚未有成功应用案例，甲烷贮箱内存在贮箱壁面与增压气体和液体甲烷的换热，换热过程比较复杂，数值仿真计算不可避免的存在一定误差。

因此，本领域技术人员亟需一种性能更可靠、具有冗余功能的自生增压系统，以提高火箭增压系统的工作性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有冗余功能的甲烷自生增压系统，该增压系统通过多路增压，保证了增压的稳定性，且系统具有多个压力传感器，通过对比多个压力数据来进行系统的调度管理，提高了整个系统的稳定性。

本发明提供了一种具有冗余功能的甲烷自生增压系统，该增压系统包括：甲烷贮箱，连接有冗余调节路、主调节路以及常开路，且所述冗余调节路、所述主调节路和所述常开路为并联通路，所述甲烷贮箱用于盛装增压甲烷；压力传感器，设置在所述甲烷贮箱内，用于检测所述甲烷贮箱内的压力；第一电磁阀，设置于所述冗余调节路，用于控制所述冗余调节路的开合；第二电磁阀，设置于所述主调节路，用于控制所述主调节路的开合；以及控制器，与所述压力传感器、所述第一电磁阀以及所述第二电磁阀连接，用于根据所述压力传感器检测的压力控制所述第一电磁阀以及所述第二电磁阀的开合。

本发明的具体实施方式中，该增压系统还包括：第一孔板，设置于所述冗余调节路上，用于控制流量；第二孔板，设置于所述主调节路上，用于控制流量；以及第三孔板，设置于所述常开路上，用于控制流量。

其中，所述第三孔板的孔径大于所述第一孔板的孔径，所述第三孔板的孔径大于所述第二孔板的孔径。

其中，所述第一孔板的孔径与所述第二孔板的孔径相同。

本发明的具体实施方式中，该增压系统设置了多个所述压力传感器。

本发明的具体实施方式中，所述常开路提供70％～80％的增压流量。

本发明的具体实施方式中，所述冗余调节路与所述主调节路均能提供30％～40％的增压流量。