[发明专利]用于运载火箭的气压平衡装置及运载火箭

说明书

本申请涉及运载器技术领域，提供了一种用于运载火箭的气压平衡装置及运载火箭，该气压平衡装置的泄压螺栓用于与运载火箭的箭体上预设的泄气孔配合，从而具备了箭体内部和外部的气压相连通的条件；利用回弹组件对防风盖板施加预设弹性预紧力，从而实现了对第一气体通道的选择性密封；在运载火箭起飞之前，防风盖板将第一密封通道密封，可以有效避免火箭在总装、运输环境中向箭体的内部引入多余物；通过防风盖板在火箭飞行过程中的受力的边界条件作为回弹组件的约束条件，可实现箭体内外大气压的动态平衡；从结构上保证了泄气孔的密闭，无需人工对泄气孔进行封堵；在发射前无需将泄气孔的封堵物拆除，避免了由于火箭加注有毒推进剂带来的安全隐患。

技术领域

本申请涉及运载器技术领域，具体而言，本申请涉及一种用于运载火箭的气压平衡装置及运载火箭。

背景技术

地球经历数亿年的演变，在地球引力等多因素的作用下，大量的气体聚集在地球周围，形成现在厚重的大气层。1654年，著名的“马德保半球”实验，使人们认识到大气压强的存在。随着科技的进一步发展，人类对大气压强有了更深入的认识和研究。

运载火箭的使命是飞离地球表面，并将有效载荷送入预定轨道。在脱离地球的过程中，火箭的箱体、壳段等结构承受着内外压差带来的压力。大气压力会使火箭结构发生弹性变形，严重时会突破箭体结构的强度极限，导致结构失效，最终造成火箭发射失利。因此，大气压力对火箭的受力影响在火箭结构强度设计中不容忽视。薄壁壳体且在火箭总装后形成封闭型腔的结构需要考虑天地压差对结构强度带来的影响。通常情况下，采用在结构表面开设泄气孔的方式，使结构内外两侧相通，当火箭在飞行过程中，结构的内外侧大气压力始终相同，大气压力不会对结构产生影响。

在箭体结构上泄气孔是减小结构壳体大气压差有效方式之一，但是由于箭体结构上开设泄气孔，使得本已封闭的空间具有一定的开敞性，外界的水雾、粉尘、飞虫等多余物会通过泄气孔进入箭体内部。为避免多余物进入箭体内部，现有的做法是：在火箭总装、转场等过程中，将这些泄气孔用透明胶带进行密封，在进入发射流程时，再将泄气孔上的透明胶带取下。

通过透明胶带对泄气孔进行密封，虽然可以有效避免多余物进入箭体，但利用透明胶带对泄气孔进行封堵可能不够严实，仍存在多余物进入箭体内的风险；另外，发射进入倒计时才取下泄气孔上封堵的透明胶带，而此时火箭已经加注完毕，在这个阶段进行箭上操作，增加了操作人员的风险。

发明内容

本申请针对现有技术中存在的缺陷，提出一种用于运载火箭的气压平衡装置及运载火箭，用以解决现有技术中泄气孔的封堵方式密封不严以及需要人为操作才能解除封堵的技术问题。

第一个方面，本申请实施例提供了一种用于运载火箭的气压平衡装置，包括：泄压螺栓、防风盖板和回弹组件，所述泄压螺栓用于与所述运载火箭的箭体上预设的泄气孔配合；所述泄压螺栓包括第一泄气端和第二泄气端；所述泄压螺栓沿轴向设有第一气体通道，所述第一气体通道的一端与所述第一泄气端平齐，并用于与所述箭体外部的大气环境连通；所述泄压螺栓沿径向设有若干第二气体通道，所述第二气体通道靠近所述第二泄气端；所述第二气体通道的一端与所述第一气体通道连通，另一端用于与所述箭体内部的气压环境连通；所述防风盖板通过所述回弹组件安装于所述第一泄气端，所述回弹组件对所述防风盖板施加有沿第一方向的预设弹性预紧力，以使得所述第一气体通道与所述第一泄气端平齐的一端可选择性地被所述防风盖板密封；其中，所述第一方向为由所述第一泄气端指向所述第二泄气端的方向。

可选地，所述第一泄气端沿周向间隔设置有多个定位孔，所述防风盖板上设置有与所述定位孔一一对应的安装孔；所述回弹组件包括多个回弹定位件；所述回弹定位件的数量与所述安装孔的数量相同；每个所述回弹定位件均包括紧固螺栓和轻质弹簧，所述紧固螺栓依次穿过所述轻质弹簧和安装孔，并与所述定位孔连接。

可选地，所述防风盖板中与所述第一气体通道对应的区域沿所述第一方向凸起并形成凸起部，所述凸起部与所述第一泄气端的内侧壁间隙配合；和/或，所述防风盖板为铝合金材质。