[发明专利]一种微重力环境小流量预冷系统

说明书

本发明提供了一种微重力环境小流量预冷系统，利用筛网结构的毛细作用，小流量的低温液体推进剂可以充填流体管理装置；同时，这部分充填进来的低温液体推进剂，被装置内的冷却换热器冷却至过冷液体；该部分过冷液体推进剂供给发动机预冷系统。本发明可在空间微重力环境下，实现空间环境多次启动前的低温发动机小流量预冷，并且可适用于多种预冷方案，包括排放预冷、浸泡预冷以及循环预冷。本发明的空间微重力环境预冷技术，不需要常规辅助推进系统提供沉底正推力，可节省常规推进剂消耗量；此外提升预冷低温推进剂品质，确保循环预冷泵正常启动、预冷过程不夹带气体，提升总体性能和可靠性。

技术领域

本发明属于微重力低温流体输送系统设计制造领域，具体涉及一种微重力环境小流量预冷系统。

背景技术

低温推进发动机启动过程，发动机系统壳体温度要求低于推进剂饱和点，避免涡轮泵内低温推进剂在启动过程发生气蚀。因此，需要进行启前预冷，以满足发动机涡轮泵体温度要求，避免泵腔内发生气蚀，确保安全启动。预冷是低温发动机启动前的重要时序，地面预冷主要是通过浸泡、自流排放、泵驱动、自然循环以及氦气引射等方式，使用贮箱内低温推进剂将发动机壳体冷却到要求的温度条件下。然而对于空间环境发动机启前预冷，其条件比地面状态更恶劣。由于微重力环境，贮箱内液体推进剂与气体掺混，通常采取常规辅助推进系统正推使得气液分离、液体推进剂沉底，才能确保循环预冷泵正常启动、液体推进剂流经输送管、预冷发动机系统。

借助常规辅助推进系统正推沉底管理开展发动机预冷有以下问题：(1)对于空间环境多次启动，预冷和正推沉底管理总时间增长，导致正推用辅助推进剂消耗量增大，总体性能降低；(2)辅助推进系统正推沉底过载较小，弥散气泡随液体推进剂携带进入发动机，气泡可能积留在发动机壳体内，难以排出，会影响发动机的安全启动；(3)空间环境，环境漏热和发动机寄生漏热会导致低温推进剂蒸发，推进剂两相流的干度增大，冷却管路的降温速率慢。

经过对现有技术进行检索发现，公开号为CNIO6567791A的中国专利“一种强制循环预冷系统”公开了一种强制循环预冷系统，包括贮箱、输送管、发动机、回流控制阀、循环泵及回流管，但是仅适用于空间环境正推沉底条件下的预冷方案。该发明与本发明的微重力环境预冷系统不同；本发明适用于无正推沉底条件下的预冷。

公开号为CNIO7843434A的中国专利“液体火箭发动机试验用低温小流量预冷系统”公开了一种液体火箭发动机试验用低温小流量预冷系统及预冷方法。该系统包括预冷总管道、对称管路单元、流量测量单元、温度压力测量单元以及状态切换单元；适用于多台发动机且小流量预冷。该发明与本发明的微重力环境预冷系统不同；本发明适用于无正推沉底条件下的预冷。

公开号为CNIO6894918A的中国专利“一种适用于组合动力循环发动机的模态预冷循环系统”，公开了适用于组合动力循环发动机的模态预冷循环系统，包括低温煤油储箱、换热器、常温煤油储箱和液氧储箱；适用于组合动力循环发动机的模态预冷。该发明与本发明的微重力环境预冷系统不同；本发明适用于空间无正推沉底条件下的低温推进发动机预冷。因而上述方案均不适用于空间无正推沉底条件下的低温动力系统预冷。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微重力环境小流量预冷系统，技术方案如下：

一种微重力环境小流量预冷系统，包括：循环泵、回流控制阀、泵前阀、输送管、发动机、旁通阀、预冷回流管、节流阀、盘管换热器、预冷输送管、排气阀、蓄液槽、贮箱、第一导流通道、第二导流通道、排气管组；

所述节流阀、盘管换热器、蓄液槽、第一导流通道、第二导流通道均位于所述贮箱内；所述排气阀设置于所述排气管组上；

所述预冷输送管一端连接所述蓄液槽的底部，另一端连接所述循环泵；所述循环泵、回流控制阀依次连接至所述输送管；