空间多次启动、长期在轨泵压式动力系统方案研究

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1、2017年第5期导弹与航天运载技术No.52017总第356期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.356文章编号：1004-7182(2017)05-0041-04DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20170510空间多次启动、长期在轨泵压式动力系统方案研究刘畅,刘欣，肖立明,东华鹏，顾伟军（北京宇航系统工程研究所，北京，100076）摘要：通过对国内外上面级动力系统技术现状与发展趋势进行分析，提出开展上面级提高启动次数、延长在轨时间研制需求。采用液体推进剂启动箱启动的泵压式主发动机方案，可

2、实现泵压式发动机空间多次启动；采用启动篮方案，可实现长时间滑行多次启动推进剂管理。研究结果表明：多次启动、长期在轨泵压式动力系统使上面级的性能和任务适应性得到全面提升。关键词：液体推进剂；动力系统；多次启动；长期在轨；泵压中图分类号：V43文献标识码：AResearchonthePropulsionSystemofMultipleIgnitionsandLongDurationinOrbitLiuChang,LiuXin,XiaoLi-ming,DongHua-peng,GuWei-jun(BeijingInstituteofAstron

3、auticalSystemEngineering,Beijing,100076)Abstract:Thetechniquesituationanddevelopmenttendencyofupperstagepropulsionsystemdevelopedathomeandaboardisanalyzed.Themultipleignitionsandlongdurationinorbitisrequired.Aliquidpropellantstartboxforturbo-pumpengineisadoptedtoachievemu

4、ltipleignitions.Astartbasketpropellantmanagementdeviceisadoptedtorealizepropellantmanagementinlongdurationoforbit.Duetothesemeasures,theperformanceandflexibilityoftheupperstageareimproved.Keywords:Liquidpropellant;Propulsionsystem;Multipleignition;Longduration;Turbo-pump0

5、引言次启动推进剂管理等关键技术后，将进一步拓展上面上面级作为航天运输系统的重要组成部分，由基级的应用领域。础级运载器发射进入准地球轨道或地球轨道，能够将有效载荷从准地球轨道或地球轨道送入预定工作轨道1动力系统优势分析或预定空间位置的具有自主独立性的飞行器，具有多1.1动力系统的分类次启动、长期在轨、自主飞行等特点，能够完成轨道液体动力系统根据推进剂供应方式的不同可分为转移、空间部署等任务，是提高运载火箭任务适应性泵压式动力系统和挤压式动力系统。泵压式动力系统的有效途径。通过涡轮泵向发动机推力室输送推进剂，贮箱压力低；多次启动、长期在轨是上

6、面级的主要技术特点。挤压式动力系统直接利用贮箱压力将推进剂挤压到发美国的半人马座上面级、欧空局阿里安-5的常温和低动机推力室，没有涡轮泵，贮箱压力高。温上面级、俄罗斯的质子号D级、微风上面级、Fregrat1.2动力系统优势分析上面级等均具备多次启动能力。主动力启动次数小于挤压系统和泵压系统各有优、缺点，在选择供应2次、在轨工作时间不超过数小时的上面级是无法满足系统时，应在满足航天器对发动机要求的前提下，尽多星轨道部署、深空探测等拓展任务要求的。上面级量发挥其优点。挤压式动力系统和泵压式动力系统的具备多次启动、长时间在轨能力后，其任务适应

7、性将优缺点如表1所示。大大提升，特别是上面级的动力系统，突破空间高性能泵压式多次启动技术、并联贮箱均衡输送技术、多收稿日期：2016-10-13；修回日期：2017-08-30作者简介：刘畅（1980-），男，高级工程师，主要研究方向为上面级动力系统42导弹与航天运载技术2017年表1挤压式与泵压式系统比较飞行过程中，接到启动指令后，按照一定的时序，类别挤压式系统泵压式系统将氧化剂、燃料副阀和主阀分别打开，启动箱中的推结构简单，易实现多贮箱压力低，系统质量进剂挤入燃气发生器，燃气发生器点火后产生高温、优点次启动，供应压力较稳轻、尺寸小，燃

8、烧室压力高，高压燃气驱动涡轮并带动泵工作，同时推进剂进入推定比冲较高力室中燃烧并产生推力。当两泵出口压力上升，泵后总冲量大时，系统的系统复杂；对于多次启压力大于启动箱压力时，副系统路单向阀打开