液氧煤油并行加注流程設計和適應性分析

古宇飛 鐘文安 張 博 陳少將 晏 政

(航天發射場可靠性重點實驗室 海口 571126)

1 引言

近年來,以CZ-5、CZ-6、CZ-7 和CZ-8 為代表的新一代運載火箭逐步走向成熟,有效提升了中國的航天發射力量。液氧、煤油和液氫推進劑加注技術不斷得到突破,具備了多模塊并行加注、大流量加注、一鍵加注能力[1-2],但與國外主流運載火箭相比,在加注流程方面還存在一定差距。

美國不斷開展火箭射前流程優化,普遍采用多推進劑并行加注、快速加注技術,以縮短發射區占位時間。Atlas V 火箭發射區占位最短僅14 h,液氧預冷與煤油加注并行開展;Delta 4 系列火箭采用了液氫液氧并行加注技術,加注發射流程為8 h,-4 h15 min 開始通用芯級氫箱預冷和加注,-3 h45 min 開始通用芯級氫箱大流量加注,同時開始通用芯級氧箱預冷,預冷好后即開始液氧加注;-2 h55 min 液氫大流量加注完畢,-2 h40 min 液氧大流量加注完畢;Falcon 9 火箭不斷迭代優化液氧煤油并行加注流程,射前加注時間相對較短,射前-35 min 開始一級的液氧、煤油并行加注及二級的煤油加注,-16 min 開始二級液氧加注。

中國新一代低溫火箭整體的射前加注流程偏長,均在12—14 h,主體加注過程耗時在7—9 h[3],存在優化的可能。本文在某型火箭串行加注流程的基礎上,設計了液氧煤油并行加注流程,從加注安全性、組織指揮順暢性、系統能力適應性及流程耦合性等方面進行了分析,據此提出了并行加注流程的實施策略。

2 并行加注流程設計

某型火箭采用先煤油后液氧的串行加注方式,煤油加注和液氧加注耗時約7 h。……