小型液體火箭常規推進劑機動應急保障模式及方案探討

2023年12月25日發(作者：歸檔文件整理規則)

2020 NO.06SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI：10.16661/.1672-3791.2020.26.070工 業 技 術小型液體火箭常規推進劑機動應急保障模式

及方案探討楊潞鋒 軒志勇 楊曉靜 董薇 徐元元

(北京特種工程設計研究院 北京 100028)摘 要：該文分析了現有航天發射場加注系統的現狀，考慮到今后小型商業火箭的發展需要，提出了小型液體火箭常規推進劑機動應急保障模式。通過分析小型液體火箭常規推進劑機動應急保障模式的優點，同時研究了機動應急保障總體方案，通過研制模塊集成化的加注裝備，可適應小型液體火箭的推進劑機動保障，應該具有廣泛的應用前景。關鍵詞：小型液體火箭 機動應急保障 方案探討中圖分類號：V434.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2020)02(c)-0070-02推進劑加注系統是航天發射場地面設備的重要組成部分，主要承擔火箭臨射前推進劑的加注工作。目前，各發射場在發射區，均建有相對成熟的固定式的常規推進劑保障系統，具備推進劑貯存、調溫、流量計在線校驗、庫房回流和塔上回流、加注等多種功能。固定式加注系統這種保障方式，雖然已經非常成熟、可靠和穩定，但保障模式卻相對單一，特別是在戰場等特殊環境下，固定目標一旦受到打擊，或者發生突發爆炸事故，就會失去保障能力。1 機動應急保障模式的提出隨著航天技術的進步成熟，發射塔架簡易化和火箭燃料低溫化是發展趨勢，簡易化后的發射塔架需要與之配套的加注系統相適應，目前各基地只建有庫房固定式推進劑保障系統，沒有配套的機動保障和應急保障等其他輔助保障手段。另外，隨著小型商業火箭的快速發展，小型火箭需要機動、快速發射，因此也需要與之相匹配的機動、快速加注系統。針對上述情況，該文提出了航天發射場“小型火箭常規推進劑機動應急保障模式”。推進劑機動應急保障具有以下幾個特點。（1）機動、靈活、快速展開、快速撤收。（2）保障范圍大。（3）保養維修便利。（4）提高發射區的安全系數。（5）簡化發射區固定設施。2 推進劑機動應急保障初步方案2.1 小型火箭轉場就位小型火箭一般是靠車載式“起豎發射車”完成火箭的轉場運輸，將火箭從技術區平穩可靠地轉運到發射區，然后進入待加注狀態。起豎發射車主要由車體、起豎機構、發射臺、火焰導流裝置、擺桿、車載動力源和配套系統這7個部分組成。火箭完成技術區全部工作后，通過起豎發射車從技術區經公路轉運至發射區指定位置，發射車按指定方位停靠并鎖定，進入待加注狀態。2.2 小型火箭加注系統配置及加注參數小型火箭加注供氣系統采用移動式設備組成，分為5個車載式模塊：貯存模塊、動力計量模塊、控制指揮模塊、70科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION供氣模塊、廢氣模塊。具備完成加注管路吹除、氣密性檢查、推進劑加注信號聯試、推進劑加注及泄回、廢氣廢液處理等功能。加注系統配置及主要參數如下。（1）系統配置。系統主要由四氧化二氮（簡稱Y）加注槽車2臺（有效3容積50m）、偏二甲肼（簡稱R）加注槽車2臺（有效容積350m）、氮氣瓶車1臺（車輛尺寸為40英尺）、動力計量車1臺、控制指揮車1臺、Y廢氣處理車（1臺）、R廢氣處理車（1臺）、加注管路等組成。（2）加注順序。加注順序為：先加R，后加Y。采用單貯箱順序加注模式：R1級→R2級→Y1級→Y2級。（3）加注速度。加注速度：一級大流量加注速度約1500L/min，二級大流量加注速度為400～600L/min,一、二級小流量加注速度為400～600L/min，定量補加注保持流量約

300L/min。（4）加注方式。開始以小流量充填管道，當到達0液位時，加注轉入大流量加注狀態，加注至定量補加液位時，進行小流量定量補加。2.3 加注方案火箭加注推進劑來源于發射場區推進劑庫房。加注前，推進劑庫房根據調溫要求，對推進劑進行調溫，然后將氧化劑/燃料分別轉注至推進劑加注槽車，再通過公路運輸至發射工位。在發射工位將推進劑槽車與貯箱、氣瓶車、廢氣處理車通過管路可靠連接。在完成全系統氣檢、置換、氣電聯試等工作后進行加注。（1）燃燒劑加注。偏二甲肼加注槽車配屏蔽泵2臺，每臺流量1500L/min，揚程50m；配電動隔膜泵1臺，用于加注軟管抽吸，流量33.5m/h；配大、小流量計各1臺，流量計精度優于0.5%；槽3最高工作壓力0.3MPa，貯罐外壁做保溫車有效容積50m，處理。（2）氧化劑加注。氧化劑加注槽車配屏蔽泵2臺，每臺流量1500L/min，揚程50m；配電動隔膜泵1臺，用于加注軟管抽吸，流量（下轉72頁)