这个新方法让火箭发动机关机更安全

发布时间 : 2017-04-21     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  运载火箭发动机关机时,贮箱内剩余的燃料越少,火箭的发射效率越高、经济性越好。长征七号运载火箭(以下简称“长七”火箭)改进了原先耗尽关机液位设置的方式,精确保证贮箱耗尽关机的位置,在确保关机安全的基础上,大大减少了关机时的燃料剩余量,实现了燃料的充分利用,让火箭发动机关机安全且经济。
  长七火箭箭体结构副主任设计师鄢东洋介绍,耗尽关机是运载火箭发动机关机的主要方式之一,通过在火箭底部内表面安装液位传感器来实现。当贮箱内的推进剂液面下降到传感器所在位置时,会触发传感器发出关机信号。
  “就像输液时药液过少空气会进入输液管一样,如果贮箱内剩余的推进剂过少,贮箱内的气体会随推进剂进入输送管,当夹气达到一定比例后,发动机可能会出现异常甚至爆炸。”鄢东洋说,“为了保障飞行安全,耗尽关机液位传感器的安装位置需要非常准确。”
  他告诉记者,按照传统做法,会先根据贮箱的理论尺寸,计算出能够让火箭推进剂用到极限的最佳发讯位置,并在贮箱制造中以一个相对固定的基准为参照,安装耗尽关机液位传感器。而实际上,贮箱作为大尺寸薄壁焊接结构产品,会存在一定的生产偏差,这就导致虽然同类贮箱的液位传感器是以同样的方式定位,但对应的容积值存在较大的分散性,和理论值相比偏差可达30至50升。出于安全考虑,设计人员必须为这类偏差预留出耗尽关机时剩余推进剂的余量。
  为了让耗尽关机方式更好地发挥出充分利用燃料的优点,设计人员通过容积标定的方法提高耗尽关机液位的定位精度。这种方法是在火箭贮箱主结构生产完成后,按照耗尽关机液位对应的推进剂剩余容积,往里面注水,根据水面位置来确定耗尽关机传感器安装在贮箱的什么位置。
  “用这种方法确定液位传感器位置,得到的一定是我们想要的容积。以往按贮箱尺寸安装液位传感器,容积偏差为5%;如今用容积标定的方法,偏差不到0.5%。因此,经过改进,推进剂的利用效率显著提升。”鄢东洋说。
  据了解,容积标定方法已经在长七火箭上得以应用,后续将在其它型号火箭上进行推广。

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