[发明专利]一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭

说明书

本发明涉及液体火箭技术领域，具体涉及一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。一种液氧甲烷火箭增压装置，包括：液氧贮箱，设有增压气体进口;液甲烷贮箱，内设有增压气瓶，所述增压气瓶通过管路与所述增压气体进口连通。本发明提供了一种在保证安全性的基础上，成本较低的液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。

技术领域

本发明涉及液体火箭技术领域，具体涉及一种液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。

背景技术

液氧甲烷推进剂具有来源广泛、成本低、无毒环保、性能较高的特点，更加适宜于重复使用、低成本火箭运载器的使用要求，是未来航天运载器的理想液体动力选择之一。目前国内外多家航天企业正在研发液氧甲烷火箭及火箭发动机。增压系统用于提供液体火箭推进剂贮箱气枕压力，增压气体进入推进剂贮箱，膨胀后占据推进剂排出后的空间，对液体推进剂产生工作压力，一方面满足发动机飞行过程中所需要的发动机入口推进剂工作压力条件，另一方面用于满足维持火箭推进剂贮箱足够强度和刚度所需要的内压要求。

液体火箭的贮箱贮气式增压系统是指预先贮存在火箭上贮气装置内的增压介质以一定流量进入贮箱增压的方式。目前国内外常用的贮气式增压系统主要包括常温高压气态增压和低温高压气态增压。常温高压气态增压是指增压介质在常温下贮存在高压气瓶中，当需要增压时将气瓶中的气体输送到贮箱增压，增压气体进贮箱前可进行加温以提高增压效率。低温高压气态增压则是指将高压气瓶贮存在低温推进剂中，从而获得较高的贮气密度，可以减少增压气体贮气瓶的数量或体积，增加了火箭的有效载荷。由于液氧的强氧化性，把气瓶放在液氧贮箱内，复合材料气瓶中的非金属材料和铝合金内衬都有可能和液氧发生燃烧反应，存在较大的安全性问题。普通钛合金材料因其具有的比强度高、耐腐蚀性能好等优点，且具有优越的低温性能，可作为液氢、液氮、甚至液氦环境下使用的压力容器材料，在长征系列运载火箭气瓶增压系统中得到了稳定、可靠的应用，但是普通钛合金与液氧接触存在爆炸风险；而阻燃钛合金材料在正式应用在液氧环境前还需要更多的安全性试验，且其材料成本是普通钛合金的十倍甚至更高；其他与液氧相容性较好的材料如高温合金则存在着比重较大的缺点。因此，如何将增压气瓶与增压装置装配设置，以在保证系统的安全性的基础上降低成本是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有低温高压气态增压技术应用到液氧甲烷火箭中增压装置成本较高，存在安全隐患的缺陷，从而提供一种在保证安全性的基础上，成本较低的液氧甲烷火箭增压装置及液氧甲烷火箭。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液氧甲烷火箭增压装置，包括：

液氧贮箱，设有增压气体进口;

液甲烷贮箱，内设有增压气瓶，所述增压气瓶通过管路与所述增压气体进口连通。

可选地，所述液甲烷贮箱内还设有换热结构，所述增压气瓶的出口与所述换热结构的进口连通，所述换热结构的出口与所述管路连通。

可选地，所述换热结构包括换热盘管和设于所述液甲烷贮箱内壁上部的支架，所述换热盘管安装在所述支架上。

可选地，所述管路暴露在所述液甲烷贮箱和液氧贮箱的外部。

可选地，所述换热结构的出口与所述增压气体进口之间的管路上设有气体流量调节结构。

可选地，所述气体流量调节结构包括串联设置的阀门和限流孔板。

可选地，所述阀门和限流孔板并联设置有多组。

可选地，还包括与所述气体流量调节结构并联设置的控制器和压力检测器，所述控制器接收所述压力检测器发送的信号，并控制所述气体流量调节结构的开闭。

可选地，还包括设于所述增压气体进口的消能器。

还提供了一种液氧甲烷火箭，包括本发明所述的液氧甲烷火箭增压装置。