推进系统并联贮箱均衡排放性能及其控制措施

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1、第39卷第3期2013年6月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPUl5IONV01．39．No．3Jun．2013推进系统并联贮箱均衡排放性能及其控制措施章玉华(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：推进系统在工作过程中，贮箱排放的不均衡性将引起飞行器质心偏移，产生干扰力矩。对空间推进系统并联工作的金属膜片贮箱均衡排放的影响因素进行了分析，结合均衡排放的控制措施对某型号推进系统工作过程中的排放不均衡量进行了预计，并与飞行试验结果进行了比对。飞行试验结果表明控制措施可行、有效。关键词：金属膜

2、片贮箱；推进系统；均衡排放；控制措施中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2013)03—0067—05EqualizingexpulsionandcontrolofparalleltanksinpropulsionsystemZHANGYU—hua(ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai2012，China)Abstract：Thepropellanttankisanimportantcomponentofthespacep

3、ropulsionsystem．Duringtheoperationofthepropulsionsystem，theunequalexpulsionofthemetallicdiaphragmtankswillleadtothevariationofthespacecraftcentroid，whichwillresultininterferencemoment．Thefactorswhichaffecttheequalexpulsionofparallelmetallicdiaphragmtanksi

4、nthepropulsionsystemareanalysed．Theunequalexpulsiondegreeofapropulsionsystemisestimatedincombinationwiththemeasuresofcontrollingtheexpulsion．Itiscomparedwiththeresultsofflightexperiment．TheresultsshowthatthecontrolmeasureiSfeasibleandeffective．Keywords：me

5、tallicdiaphragmtank；propulsionsystem；equalizingexpulsion；controlmeasure0引言国内外大型的上面级推进系统和空间推进系统多数采用4只贮箱并联布局的方式，如“阿里安5”上面级、“阿波罗”载人登月飞船推进系统和“神舟”飞船推进舱推进系统等。推进系统通常设置2只氧化剂贮箱和2只燃料贮箱，同种组元的贮箱两两并联供应下游发动机工作所需推进剂。在推进系统工作期间，由于并联的同种组元贮箱上下游压力存在偏差，因此两路贮箱的输出流量不会完全一致，导致贮箱内

6、收稿日期：2012—07—12；修回日期：2012—12—04基金项目：中国航天科技集团公司支撑项目(2009JY06)作者简介：章玉华(197l一)，女，高级工程师，研究领域为空间推进系统设计火箭推进2013年6月推进剂的排放不均衡，并因此导致飞行器飞行过程中质心产生偏移，对飞行产生干扰力矩。因此，并联贮箱均衡排放问题是推进系统研制过程中需要重点关注的内容。1某型号推进系统某型号推进系统为氮气增压的恒压挤压式双组元系统，由增压系统、推进剂贮存和输送系统及发动机组成，系统原理图见图1。推进系统采用的推进剂

7、为四氧化二氮和一甲基肼。增压系统部分由钛合金气瓶、充气阀、气路电爆阀、减压阀和气路管路等组成；推进剂贮存和输送系统部分由4个120L金属膜片贮箱、液路电爆阀、加排阀及液路管路等组成；推进系统由24台发动机组成：4台轨控发动机(推力为2500N)、12台大姿控发动机(推力为150N)和8台小姿控发动机(推力为25N)。某型号推进系统在研制过程中通过分析和计算，确定了均衡排放控制措施，先后完成了全系统液流试验、全系统地面热试车和飞行试验等多项大型试验，试验结果验证推进系统同种组元推进剂排放不均衡量控制在不大于

8、30kg指标范围内，达到了预计的目标。G由G”甲鱼I妾苎苎@、tr2并联贮箱工作特性图1某型号推进系统原理图Fig．1Schematicdiagramofpropulsionsystem2．1工作模型及理论分析并联工作的同种组元贮箱见图2。图中P小P吐为1#贮箱气腔压力和2#贮箱气腔压力，MPa；P¨，P12为1#贮箱液腔压力和2#贮箱液腔压力，MPa；P。为并联贮箱出口汇合点处压力，MPa；Q。，Q：为1#贮箱排出推进剂的质