本发明专利技术公开一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其属于运载火箭技术领域，其包括一台或二台主发动机推力室、二台以上姿控发动机推力室和具有涡轮泵的箭上管路系统，主发动机推力室为不摆动的大推力室；姿控发动机推力室为可摆动的小推力室，姿控发动机推力室具有变向铰以及控制摆动的伺服机构；箭上管路系统将运载火箭的一级氧箱和一级燃箱分别地与各个主发动机及姿控发动机相连接；至少有一台主发动机推力室和一台姿控发动机推力室与同一台涡轮泵相连。本发明专利技术优化发动机布局和涡轮泵及管路系统的统筹设计，采用尽可能少的设备部件，从而实现大幅降低运载火箭的部件数量和降低故障率。降低故障率。降低故障率。
【技术实现步骤摘要】
一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构
[0001]本专利技术属于运载火箭
，具体地涉及一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构。
技术介绍
[0002]运载火箭是由多级火箭组成的航天运载工具，运载火箭的作用是将人造地球卫星、载人飞船、空间站、空间探测器等有效载荷送入预定轨道，任务完成后，运载火箭被抛弃。
[0003]中国专利申请号202011155651.X号专利公开了一种运载火箭，其中运载火箭可回收一子级包括子级舱体、动力系统、空气舵系统、安定翼系统和冷气姿控系统；动力系统设置于子级舱体的内部；空气舵系统的空气舵面设置于子级舱体的外壁的上部，并且空气舵面的延伸方向可由与子级舱体的延伸方向相同方向旋转至与子级舱体的延伸方向垂直的方向；安定翼系统的安定翼面设置于子级舱体的外壁的下部，安定翼面的延伸方向与子级舱体的延伸方向相同，并且安定翼面可沿着子级舱体的延伸方向向子级舱体的尾部移动；冷气姿控系统位于子级舱体的前端，并且可向子级舱体的外部喷出冷气。
[0004]运载火箭的最大成本构成就是动力系统，动力系统发动机配套数量的多少直接影响了运载火箭的配套成本。液体火箭发动机是技术性很强、结构复杂的高科技产品，小推力火箭发动机与大推力火箭发动机的配套成本差异不是等比例关系，例如，一台推力100吨的液体火箭发动机成本可能是10台10吨的发动机总成本的三分之一，因此，在总推力不变的情况下，动力系统发动机配套数量越少成本越低，减少运载火箭发动机配套数量是降低运载火箭生产配套成本的有效手段。但在考虑设计较低成本的动力系统时，发动机提供推力的功能和摇摆推力室控制姿态的功能将产生矛盾：发动机推力小，则需要的发动机数量多、成本高；发动机推力大，则需要的伺服机构的功率大、价格昂贵。
[0005]此外，一般情况下，一台火箭发动机中主要包括有一台推力室、一台涡轮泵以及相应的一套管路、阀门、辅助控制系统。而运载火箭为实现提供推力以及进行俯仰、偏航、滚转等姿态调整，通常具有多台发动机、多套涡轮泵及相应的多套管路系统，这些配置使得运载火箭结构复杂且故障率居高不下。
技术实现思路
[0006]基于现有技术中存在的技术难题，本专利技术提供一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，本专利技术优化发动机布局和涡轮泵及管路系统的统筹设计，采用尽可能少的设备部件，从而实现大幅降低运载火箭的部件数量和降低故障率。
[0007]依据本专利技术的技术方案，本专利技术提供了一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其包括一台或二台主发动机推力室、二台或多台姿控发动机推力室以及具有涡轮泵的箭上管路系统；主发动机推力室为不摆动的推力室；姿控发动机推力室为可摆动的推力室，姿控发动机推力室具有变向铰以及控制摆动的伺服机构；箭上管路系统将运载火箭的一级
氧箱和一级燃箱分别地与各个主发动机推力室及姿控发动机推力室相连接；至少有一台主发动机推力室和一台姿控发动机推力室与同一台涡轮泵相连。
[0008]进一步地，涡轮泵包括有氧化剂泵和燃烧剂泵，一级氧箱连接有氧化剂输送管，氧化剂输送管经过氧化剂泵与主发动机推力室及姿控发动机推力室相连接；一级燃箱连接有燃烧剂输送管，燃烧剂输送管经过燃烧剂泵与主发动机推力室及姿控发动机推力室相连接；在涡轮泵与一级氧箱和一级燃箱之间均设置有泵前阀。
[0009]在一实施例中，主发动机推力室的数量为一台，姿控发动机推力室的数量为二台，涡轮泵的数量为一台；主发动机推力室设置于运载火箭底部居中位置，二台姿控发动机推力室对称设置于主发动机推力室两侧位置；主发动机推力室和二台姿控发动机推力室均与涡轮泵相连。
[0010]进一步地，涡轮泵设置于二台姿控发动机推力室之间位置。
[0011]在又一实施例中，主发动机推力室的数量为二台，姿控发动机推力室的数量为二台，涡轮泵的数量为二台；二台主发动机推力室对称设置于一级箭体底部两侧位置，二台姿控发动机推力室对称设置于二台主发动机推力室的中心连线的两侧位置；一台主发动机推力室和与其相邻的一台姿控发动机推力室均与一台涡轮泵相连；另一台主发动机推力室和另一台姿控发动机推力室均与另一台涡轮泵相连。
[0012]进一步地，涡轮泵设置于与其相连的姿控发动机推力室和主发动机推力室之间位置。
[0013]优选地，在上述两实施例中，变向铰均为万向铰链，姿控发动机推力室均为双向摇摆型的推力室。
[0014]另一实施例中，主发动机推力室的数量为一台，姿控发动机推力室的数量为四台，涡轮泵的数量为一台；一台主发动机推力室设置于一级箭体底部居中位置，四台姿控发动机推力室对称或均布安装在主发动机推力室四周位置；主发动机推力室和二台姿控发动机推力室均与涡轮泵相连。
[0015]优选地，在上述一实施例中，变向铰均为单向铰链，姿控发动机推力室均为单向摇摆型的推力室。
[0016]优选地，在一级氧箱和一级燃箱中位于下方的一个的底部一体成型地设置有发动机安装机架，主发动机推力室、姿控发动机推力室及涡轮泵均与发动机安装机架相连接。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构的有益技术效果如下：1、本专利技术的方案结合发动机布局采用多个发动机推力室共用涡轮泵的方式，减少了涡轮泵及配套管路系统的设置数量，从而降低了组件的复杂程度，且使得控制过程也更加优化、简便；同时优化涡轮泵与推力室的整体布局，有助于缩小动力系统占用空间，可在更小直径的火箭内布局，也适当降低火箭的直径。
[0018]2、本专利技术的方案以最少的主发动机配置数量和更易实现的双摆姿控小发动机推力室实现了火箭飞行及其姿态控制，动力系统配套的故障率大幅度降低。
[0019]3、本专利技术的方案中主发动机部分只提供推力、不摆动，可简化、优化设计，提高燃烧室室压、提高发动机比冲，提高发动机推力性能。姿控发动机部分根据综合要求，可适当降低燃烧室压力，降低设计难度。
附图说明
[0020]图1是依据本专利技术共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构的一实施例的运载火箭的整体结构示意图；图2是图1所示实施例中一级箭体的发动机部分的结构示意图；图3是图2所示实施例的发动机布局结构示意图；图4是依据本专利技术共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构又一实施例的发动机部分的结构示意图；图5是图4所示实施例的发动机布局结构示意图；图6是依据本专利技术共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构的又一实施例的发动机部分的结构示意图；图7是图6所示实施例的发动机布局结构示意图；图8是一种现有技术中的发动机部分的结构示意图；图9是图8所示实施例的发动机布局结构示意图；图10是另一种现有技术中的发动机布局结构示意图。
[0021]附图中的附图标记说明：1、主发动机推力室；2、姿控发动机推力室；3、涡轮泵；4、伺服机构；5、变向铰；6、燃烧剂泵；7、氧化剂泵；8、一级氧箱；9、一级燃箱；10、氧化剂输送管；11、燃烧剂输送管；12、泵前阀；13、发动机安装机架；14、一级箭体；15、现有发动机涡轮泵；16、现有发动机推力室；17、现有发动机本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其特征在于，包括一台以上主发动机推力室（1）、二台以上姿控发动机推力室（2）以及具有涡轮泵（3）的箭上管路系统；主发动机推力室（1）为不摆动且固定安装的推力室；姿控发动机推力室（2）为可摆动的推力室，姿控发动机推力室（2）具有变向铰（5）以及控制摆动的伺服机构（4）；箭上管路系统将运载火箭的一级氧箱（8）和一级燃箱（9）分别地与各个主发动机推力室（1）及各个姿控发动机推力室（2）相连接；至少有一台主发动机推力室（1）和一台姿控发动机推力室（2）与同一台涡轮泵（3）相连。2.如权利要求1所述的共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其特征在于，涡轮泵（3）包括有氧化剂泵（7）和燃烧剂泵（6），一级氧箱（8）连接有氧化剂输送管（10），氧化剂输送管（10）经过氧化剂泵（7）与主发动机推力室（1）及姿控发动机推力室（2）相连接；一级燃箱（9）连接有燃烧剂输送管（11），燃烧剂输送管（11）经过燃烧剂泵（6）与主发动机推力室（1）及姿控发动机推力室（2）相连接；在涡轮泵（3）与一级氧箱（8）和一级燃箱（9）之间均设置有泵前阀（12）。3.如权利要求1所述的共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其特征在于，主发动机推力室（1）的数量为一台，姿控发动机推力室（2）的数量为二台，涡轮泵（3）的数量为一台；主发动机推力室（1）设置于运载火箭底部居中位置，二台姿控发动机推力室（2）对称设置于主发动机推力室（1）两侧位置；主发动机推力室（1）和二台姿控发动机推力室（2）均与涡轮泵（3）相连。4.如权利要求3所述的共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其特征在于，涡轮泵（3）设置于二台姿控发动机推力室（2）之间位置。5.如权利要求1所述的共用涡轮泵的运载火箭发动机布局结构，其特征在于，主发动机推力室（1）的数量为二台...
【专利技术属性】
技术研发人员：隋国发，赫崇智，温忠亮，
申请(专利权)人：精易兴航北京科技创新有限公司，
类型：发明
国别省市：
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