[发明专利]一种针对液体火箭发动机试验的燃料供应系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种火箭发动机试验的燃料供应系统装置，属于航天发动机技术领域。具体来说，此供应系统主要针对的是以氢气为燃料的液体火箭发动机试验。

背景技术

液体火箭发动机供应系统是进行发动机试车过程中必不可少的部分，其主要的功能是供给发动机燃料和氧化剂。氢气作为一种重要的燃料来源，在航天推进剂领域占有重要的地位，其作为推进剂主要的优点包括分子质量轻，能量高，无毒无污染等。因此氢气供应系统平台的搭建成为了成功进行液体火箭发动机试验的一项关键技术。

目前，国内在进行发动机试验系统平台建设的过程中，对于氢气来源部分，直接对氢气储罐使用高压氢气瓶进行充气，利用单向阀来控制气体流动的方向，阻止气体发生倒流现象。这样的操作需要气瓶中的气压高于气罐中的压力才能进行，同时造成了氢气瓶中剩余气体的浪费。另外大部分采用的是主减压器放置在配气台中，通过配气台直接对主减压器进行调节，以期望调节参数达到试验要求，但是由于推进剂需要在主减压器内部进行流通，操作人员则直接通过手动来控制调节减压器的调压范围，这样增加了氢气介质与人员直接接触的可能性，考虑氢气是一种易燃易爆介质，因此系统存在一定的危险性。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述的问题，提出了一种安全可靠，氢气介质得到充分利用的液体火箭发动机试验氢气供应系统。同时，通过对系统管路中残余的氢气进行一定的置换，可以实现对其他气体进行试验的要求，例如甲烷等。因此本试验系统是一款可以供多类燃料介质使用的燃料供应装置。

本发明的优点在于：

（1）本发明液体火箭发动机燃料供应系统针对设计的介质为氢气，通过一定的置换程序对氢气进行置换，可以达到管路中使用其它介质的需求，例如甲烷等；

（2）本发明液体火箭发动机燃料供应系统的氢气来源系统中，采用低压氢气和高压氢气分开使用的原则，高压氢气直接充入到高压气罐，低压氢经过一定的降压和增压设备达到高压继续充入到高压气罐，这样充分的利用了氢气瓶中的剩余介质，提高了利用率；

（3）本发明液体火箭发动机燃料供应系统采用多条主路以及一条点火路的设计方案，使得各路管路在实际使用的过程中能够达到其设计参数的合理范围内，一般流量下可以使用一条点火路和一条主管路即可满足要求，在需要大流量的条件下，可以采用三条主路或是两条主路与一条点火路搭配的方案。防止了在一条管路下，大流量和小流量时公用一条管路时带来的安全性隐患；

（4）本发明液体火箭发动机燃料供应系统中，摆脱了以往主减压器由于需要通过介质，直接将其放在配气台的方式，此发明中主管路减压器采用远程调控的方式，即通过一个低压窄调节范围的副减压器来控制一个高压宽范围的主减压器，两者减压器后的压力值呈比例关系，一一对应。主减压器在实际工程中放在试验间以远离人群，副减压器放置在配气台中，其通过的是氮气等惰性气体，安全性好；

（5）本发明液体火箭发动机燃料供应系统中的主要阀门采用了气动截止阀，可以实行远程控制，其主要考虑的目的是氢气介质化学安定性不好，容易发生泄露等，直接通过手阀人工操作容易发生危险等。气动截止阀的调节方式采用了统一调节方式，气源前端设置一个小型气室，这样能够充分的保证各个气动截止阀气源压力稳定。防范了一般气动阀的气源压力直接通过管道中的气体保持，由于其气源不充足导致的气源压力不稳定的缺点；

（6）本发明液体火箭发动机燃料供应系统中主要减压器后端都会设置一个压力表测点，辅助一个压力传感器。其中压力表测点在管道上，显示盘放置在配气台上面，其数值可以迅速的显示出来，这样可以方便操作人员进行减压器调节。压力传感器的数值通过电缆直接的输送到测控机柜中，两者的数值进行比对，可以容易的判断试验参数是否符合要求。这样的方式提高了减压器后端压力调节的精度，摆脱了以往操作人员需要前往试验间观看仪表的弊端；

（7）本发明液体火箭发动机燃料供应系统中每条路采用了两轮吹除的方案，其中一次是从气罐出口的吹除管路中通入高压的氮气，在音速喷嘴后端设置一路排气路。这样对这段管路进行了燃料气体介质的排出工作。另一路在波纹管后端设置一路吹除路，直接从通入气体段到后续的发动机进行了吹除工作。这样就达到了对整体试验系统中剩余气体的吹除工作，减少了剩余气体的危险性。对于第一吹除路，在吹除完毕以后，需要保证管道内部为正压，即比外界大气压要高。这样可以保证管道再次使用时，里面气体不会发生倒流，引起设备损坏。而只使用一路吹除路无法达到这样的要求；