低温回路调节系统技术方案

本发明专利技术的主题是一种用于对飞行器的低温回路的设备(6,7,8)进行飞行中调节的装置，该装置包括：用于从飞行器外部抽取空气的装置；用于使用OBIGGS型的氮气分离器(3)从该空气中提取氮气的装置；以及用于将该氮气分送到所述设备周围的器件(4,5)。该装置特别地包括下述装置：使用设置有校准孔口(5)的管道系统(4)来将氮气分送到低温回路的各个设备周围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对飞行器的低温推进剂回路进行调节和扫掠(swe印)的系统。在本专利技术的背景中，将飞行器理解为是指下述的任何运载工具:其能够在地球的大气层以及太空中移动并且包括特别用于向火箭发动机提供动力的至少一个低温流体回路。该飞行器可以特别是诸如在属于本申请人公司所有的文献FR 2907422 Al中所描述的具有混合空气动力学和单级航天飞行的飞行器、双级运载工具或包括运载飞机(carrierairplane)和从该运载飞机发射的航天飞机的运载工具。
技术介绍
特别是发射器或航天飞行器的用于火箭发动机的推进剂的低温推进剂回路、管道以及辅助装置不能与周围空气接触，因为该空气中包含的湿气在与该回路接触时会结冰。在极低温回路(例如，运载液态氢的回路)的情况下，空气中的氧气也能够液化并且增加，导致起火和潜在的爆炸的关联风险。同样地，必须去除源自这些回路的任何泄露的气体并且避免这些气体对在回路周围的环境的任何污染。为了避免这些问题，在实践中已知的是，只要该运载工具在地面上，就在这些回路的周围以高于大气压的压力连续地使氮气或氦气循环，这样的通过用气体扫掠来保护低温回路的方法被称为调节。使用低温推进剂推进系统的航天发射器具有大约几十秒的非常短的穿过大气层的飞行时间，从而限制了在此飞行过程中将该回路暴露于大气。因此，对低温回路的环境的检查和调节是使用连接至发射器的调节回路、就在对罐(tank)进行填充之前在地面上执行的。该调节持续到发射器起飞为止而调节气体供应装置在发射器起飞时断开连接。该调节回路连续地扫掠发射器区域，这些发射器区域包含低温回路和罐，这些罐在不使用液态氢进行推进的情况下具有干氮，或者在使用氢气时具有氦气，该氮气或该氦气来自地面上的设施。该调节回路还收集任何泄露的推进剂。另一方面，在发射器的大气飞行期间，不再需要向发射器供给液体，因为这些运载工具通过大气快速上升导致内部隔舱由于外部压力的快速下降而变空。该压力的下降意味着也没有外部空气进入这些飞行器的相关隔舱。使用液态氧(LOx)/液态甲烷低温液体推进剂或具有液态氧的半低温液体推进剂的火箭发动机推进的航天飞机类型的飞行器的情况是完全不同的。这是因为航天飞机具有在大气中持续数十分钟的巡航阶段，因此需要在大气飞行期间继续扫掠和调节低温推进剂回路。这样的装置和相关联的调节气体由于储存罐和调节气体的质量而在干重方面变得非常不利。
技术实现思路
本专利技术的一个主题是下述系统，该系统抽取外部空气并且从其中提取氮气，以便至少在飞行器的大气飞行阶段期间对低温回路进行调节。本专利技术使得可以避免在运载工具上运载和储存调节气体。为了实现这一点，本专利技术提出了一种用于对飞行器的低温回路的设备进行飞行中调节的装置，该装置包括:用于从飞行器外部抽取空气的装置；用于使用OBIGGS型的氮气分离器来从该空气中提取氮气的装置；以及用于将该氮气分送到所述部件周围。该分送装置有利地包括升压装置。该调节装置有利地包括如下装置:其用于使用装配有校准孔口的管道工程回路来将氮气分送到飞行器的低温回路的各个设备项周围。更特别地，该装置包括用于将所述设备进行封装以接收调节氮气的装置。本专利技术的该装置有利地适于至少在飞行器的大气飞行阶段期间将氮气分送到低温回路的设备项周围。抽取装置优选地位于飞行器所装配的涡轮发动机的压缩器级上。根据一个替选实施例，抽取装置直接从飞行器外部抽入空气。该装置有利地包括在分离器的回路下游的干燥装置。根据一个特定实施例，该装置增添了在飞行器外部的并且当飞行器在地面上时所使用的氮气或氦气循环装置。本专利技术特别地应用于包括使用一种或多种低温推进剂的火箭发动机的飞行器。该飞行器特别地是航天飞机类型，包括双推进:有氧涡轮发动机(aerobicturbine engine)和火箭发动机。本专利技术还提出了一种用于对飞行器的低温回路的设备进行调节的方法，该方法包括:第一步骤:在地面使用连接至飞行器的外部调节回路来对飞行器的低温回路的设备进行调节；以及第二步骤:使用本专利技术的氮气分离装置对所述设备进行飞行中调节。【附图说明】从阅读参照附图对本专利技术的非限制示例性实施例的以下描述中，本专利技术的其他特征和优点将变得明显。在附图中:图1描绘了装配有根据本专利技术的一个实施例的装置的飞行器的示意图；以及图2描绘了图1的细节。【具体实施方式】本专利技术的装置的目的是通过用氮气填充包含用于推进航天飞机类型的火箭发动机飞行器的低温推进剂回路的隔舱来从在这些回路周围的环境消除湿气和氧气，其中该氮气在所使用的燃料和氧化剂的液化温度下保持气态。该填充或调节尤其避免了当诸如阀、机械补偿器或其他装置(诸如防护罩(gaiter)或球形接头(ball joint))的设备由于环境湿气而变得装满冰时所导致的该设备的劣化。根据图1描述的示例，该装置包括抽气装置，该抽气装置的形式为用于从航天飞机所装配的航空发动机I的压缩器级2抽取空气的入口，并且该装置包括OBIGGS (机载惰性气体产生系统)型的氮气分离器3，该氮气分离器3特别地可包括隔膜型分子过滤器。OBIGGS装置是特别地由法国公司Air Liquide根据客户需求而供应的已知装置。这里，该抽气装置位于飞行器所装配的涡轮发动机I的最后压缩器级上。对压缩器级的选择取决于抽取气体所需的压力。作为替选，可以从运载工具外部经由空气入口来进行该抽取，并且在这种情况下，抽气装置直接从飞行器外部抽入空气。此外，还可以将热交换器放置在抽气回路上，以便在所抽取的气体进入OBIGGS之前将所抽取的气体冷却。通过阀10将被提取了氮气的空气排放到飞行器外部。在氮气分离器3的后面可以是压缩器，从而将氮气流导入分送回路4中，以便进行调节并将氮气分送到载有低温流体的各个设备周围。分送装置包括管道回路和在要调节的装置的区域中的校准孔口，以根据要填充的体积来输送与要求对应的氮气量。这些孔口的设计准则是:假定OBIGGS的流速，将孔口校准成使所调节的区域相对于其周围环境保持在过压状态，以防止低温回路周围的氧气和潮湿的环境空气的进入。...

【技术保护点】
一种用于对飞行器的低温回路的设备(6,7,8)进行飞行中调节的装置，其特征在于，所述装置包括：用于从所述飞行器外部抽取空气的装置；用于使用OBIGGS型的氮气分离器(3)从该空气中提取氮气的装置；以及用于将该氮气分送到所述设备周围的装置(4,5)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：让菲利普·迪泰伊，马里索菲·阿默里，
申请(专利权)人：空中客车防务和空间公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR