低温推进剂集成管理方案研究

发布时间：2021-04-13 00:37

　　集成流体管理（Integrated Vehicle Fluids,IVF）技术是为氢氧上面级适应长时间在轨而提出的新技术手段,通过将贮箱内液氢液氧及氢氧蒸气与内燃机技术结合,可实现贮箱增压、姿控、供电等功能一体化,代替传统的氦气增压子系统、肼类姿控子系统、电池电源子系统,减轻上面级系统质量,适应在轨数天至数周的飞行任务。研究IVF技术,对提高我国氢氧上面级长时间在轨能力具有重要意义。本文在IVF概念的基础上,提出适用于我国长时间在轨氢氧上面级的低温推进剂集成管理（Integrated cryogenic propellant management,ICPM）方案:氢氧上面级搭载ICPM系统,利用氢箱的氢蒸气和氧箱的液氧,实现贮箱增压、姿控、供电等功能。根据模块化建模思想,将ICPM系统划分为氢压缩机、氧活塞泵、氢氧内燃机、发电机、电池、氢氧气瓶、管路、换热器、氢氧推力器、阀门等组件,采用AMESim商业软件建立各组件模型,组成ICPM系统仿真模型,开展仿真研究。以氢氧上面级奔月的任务为背景,开展ICPM系统在轨工作过程仿真,研究了组件的工作模式和参数变化规律,分析各组件的工作特性。通过... 

【文章来源】：中国运载火箭技术研究院北京市

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

系统安装位置示意图(a)IVF

侍野：低温推进剂集成管理方案研究-2-(a)IVF系统安装位置示意图(b)IVF系统示意图图1.1安装IVF系统的氢氧上面级示意图[10]IVF技术具有以下应用前景：(1)应用于未来新一代氢氧上面级，执行太空垃圾清理、地月间载荷运输等长航时任务[12,13]，如图1.2所示。结合在轨补加推进剂，氢氧上面级能多次往返于近地轨道（LEO）至地球同步轨道（GEO），或LEO至地月拉格朗日点L1点的空间站，随后从L1点空间站出发，将载荷运输至月球。

中国运载火箭技术研究院硕士学位论文-3-图1.2地月间载荷运输任务示意图(2)应用于火箭多次发射[14]的任务模式，执行距离更远、载荷更重的空间任务，如图1.3所示。IVF方案下，上面级在轨加注只需要补加液氢液氧，不需要补充氦气、肼推进剂、电池，更具可行性。第一枚火箭的载荷为加注满液氢液氧的在轨补加贮箱，由上面级发射至预定轨道，与后续第二枚火箭发射的上面级交会对接，将推进剂加注至第二枚火箭的上面级，再由补加后的上面级完成载荷运输任务。图1.3多次发射任务示意图(3)为太空舱或其他任务载荷供电、供水[15]。IVF系统的氢氧内燃机能驱动发电机提供长时间中等功率电能，或短时间大功率电能。氢氧内燃机燃烧产物为水，经处理可供航天员饮用。


本文编号：3134281