载人航天器重复使用推进系统技术方案

本发明专利技术提供了一种涉及空间推进系统技术领域的载人航天器重复使用推进系统，包括气瓶模块、贮箱模块、气路阀门模块、吹除模块、排放模块以及发动机模块，气瓶模块下游连接气路阀门模块，气路阀门模块分别连接贮箱模块和吹除模块，贮箱模块下游连接排放模块，吹除模块、贮箱模块以及排放模块分别连接发动机模块；航天器回程前，气瓶模块通过气路阀门模块对贮箱模块进行增压；航天器着陆地面前，通过排放模块实现推进剂的排放，吹除模块对发动机模块进行吹除；航天器落地后，贮箱模块通过清洗、烘干、吹除，气路阀门模块进行减压阀性能测试，发动机模块进行检查、维护，实现系统重复使用。本发明专利技术使用绿色无毒推进剂、安全性好，具备重复使用能力，具有普遍的适用性。具有普遍的适用性。具有普遍的适用性。

【技术实现步骤摘要】
载人航天器重复使用推进系统


[0001]本专利技术涉及空间推进系统
，具体地，涉及载人航天器重复使用推进系统。

技术介绍

[0002]具备了脱离近地空间的技术后，人们就开始了载人航天探测活动。中国在1999年实现了载人航天器神舟一号试验船首次飞行试验，2022年已完成中国空间站的建造，具备了航天员在轨驻留、开展各种空间科学试验的能力。
[0003]随着航天探测活动的开展，航天探测技术取得了巨大进步，为降低研制成本，各航天大国和主要航天企业纷纷开展了重复使用航天技术研发，Space
‑
X公司首先实现了火箭一级发动机的的重复使用，促进了重复使用航天技术的进一步发展。航天技术是高风险和高成本行业，如果能实现重复使用，将会极大降低研发成本和研发时间，具有重大经济效益和社会效益。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种载人航天器重复使用推进系统。
[0005]根据本专利技术提供的一种载人航天器重复使用推进系统，包括气瓶模块、贮箱模块、气路测试模块、吹除模块、排放模块以及发动机模块，气瓶模块下游连接气路阀门模块，气路阀门模块分别连接贮箱模块和吹除模块，贮箱模块下游连接排放模块，吹除模块、贮箱模块以及排放模块分别连接发动机模块；
[0006]航天器回程前，气瓶模块通过气路阀门模块对贮箱模块进行增压；航天器着陆地面前，通过排放模块实现推进剂的排放，吹除模块对发动机模块进行吹除；航天器落地后，贮箱模块通过清洗、烘干、吹除，气路阀门模块进行减压阀性能测试，发动机模块进行检查、维护，实现系统重复使用。
[0007]优选的，发动机模块采用绿色无毒的HAN基推进剂。
[0008]优选的，气瓶模块包括气瓶、充气阀以及压力传感器，气瓶固定在充气阀和压力传感器的上游。
[0009]优选的，气路阀门模块包括气路高压电爆阀、气路高压自锁阀、高压测试口、减压阀、低压测试口以及气路低压自锁阀，气路高压电爆阀和气路高压自锁阀依次连接于充气阀和高压测试口之间，高压测试口下游连接减压阀，减压阀下游与低压测试口、气路低压自锁阀连接，气路低压自锁阀下游分别连接气路横向连通自锁阀、压力传感器、贮箱模块以及吹除模块。
[0010]优选的，关闭气路高压自锁阀和气路低压自锁阀，高压测试口通入规定流量和压力的高压氮气，低压测试口排出减压后氮气，测试减压阀出口压力。
[0011]优选的，贮箱模块包括安全阀、贮箱气端加排阀、贮箱、贮箱液端加排阀、推进剂浓度测试口、贮箱管理自锁阀以及液路测试口，安全阀的上游连接气路低压自锁阀，安全阀的
下游与贮箱气端加排阀和贮箱的进口连接，贮箱下游与贮箱液端加排阀、贮箱管理自锁阀和压力传感器连接，贮箱上集成了推进剂浓度测试口，贮箱管理自锁阀上游与贮箱出口连接，贮箱管理自锁阀下游与液路测试口、排放模块以及发动机模块连接。
[0012]优选的，排放模块包括推进剂排放自锁阀、推进剂排放单向阀以及过滤器，贮箱管理自锁阀下游与推进剂排放自锁阀进口连接，推进剂排放自锁阀下游与推进剂排放单向阀连接，推进剂排放单向阀的出口安装过滤器。
[0013]优选的，吹除模块包括吹除电爆阀和吹除单向阀，吹除电爆阀的上游连接气路低压自锁阀，吹除电爆阀下游连接吹除单向阀，吹除单向阀的下游与发动机模块中发动机管理自锁阀的进口和贮箱管理自锁阀的出口连接，发动机管理自锁阀的下游连接发动机模块中姿控发动机。
[0014]优选的，姿控发动机喷口采用粘贴单面带胶的聚酰亚胺薄膜，聚酰亚胺薄膜直径比发动机喷口大mm，聚酰亚胺薄膜通过圆周外圆和12mm*8mm的方柄与发动机喷口外壁粘贴。
[0015]优选的，压力传感器分别固定于气瓶与充气阀、气路低压自锁阀与横向连通自锁阀、贮箱液端加排阀与贮箱管理自锁阀之间。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0017](1)本专利技术使用HAN基推进剂做推进系统的能源工质，实现了航天器推进剂介质无毒化，既保证了航天员的安全，也提高了航天器维修、测试、加注等过程的安全性。
[0018](2)本专利技术在航天器返回着陆地面前能把剩余的推进剂全部排出，并对发动机和液路管路内残余的推进剂进行吹除，既提高了航天器着陆地面过程的安全性，也为航天器后续重复使用过程的检查、测试设置了有利条件。
[0019](3)本专利技术从组件产品到系统集成都开展了重复使用设计，制定了各级产品的重复使用准则，组件和推进系统都具备了重复使用能力，降低了研制费用、节省了研制时间。
附图说明
[0020]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0021]图1是一种载人航天器重复使用推进系统原理图；
[0022]图2是重复使用贮箱示意图；
[0023]图3是减压阀在线测试原理示意图；
[0024]图4是推进剂排放敞口部位防护示意图；
[0025]图5是发动机喷口敞口部位防护示意图。
[0026]图中标号：
[0027]1‑
气瓶、2
‑
充气阀、3
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压力传感器、4
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高压气路电爆阀、5
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气路高压自锁阀、6
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高压测试口、7
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减压阀、8
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低压测试口、9
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气路低压自锁阀、10
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气路横向自锁阀、11
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安全阀、12
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吹除电爆阀、13
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吹除单向阀、14
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发动机管理自锁阀、15
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贮箱气端加排阀、16
‑
贮箱、17
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贮箱液端加排阀、18
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推进剂浓度测试口、19
‑
贮箱管理自锁阀、20
‑
推进剂排放自锁阀、21
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推进剂排放单向阀、22
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过滤器、23
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姿控发动机、24
‑
液路测试口。
具体实施方式
[0028]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0029]实施例1
[0030]根据本专利技术提供的一种载人航天器重复使用推进系统，如图1所示，包括气瓶模块、贮箱模块、气路测试模块、吹除模块、排放模块以及发动机模块，气瓶模块下游连接气路阀门模块，气路阀门模块分别连接贮箱模块和吹除模块，贮箱模块下游连接排放模块，吹除模块、贮箱模块以及排放模块分别连接发动机模块；
[0031]航天器回程前，气瓶模块通过气路阀门模块对贮箱模块进行增压；航天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，包括气瓶模块、贮箱模块、气路测试模块、吹除模块、排放模块以及发动机模块，所述气瓶模块下游连接所述气路阀门模块，所述气路阀门模块分别连接所述贮箱模块和所述吹除模块，所述贮箱模块下游连接所述排放模块，所述吹除模块、所述贮箱模块以及所述排放模块分别连接所述发动机模块；航天器回程前，所述气瓶模块通过所述气路阀门模块对所述贮箱模块进行增压；航天器着陆地面前，通过所述排放模块实现推进剂的排放，所述吹除模块对所述发动机模块进行吹除；航天器落地后，所述贮箱模块通过清洗、烘干、吹除，所述气路阀门模块进行减压阀性能测试，所述发动机模块进行检查、维护，实现系统重复使用。2.根据权利要求1所述的载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，所述发动机模块采用绿色无毒的HAN基推进剂。3.根据权利要求1所述的载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，所述气瓶模块包括气瓶(1)、充气阀(2)以及压力传感器(3)，所述气瓶(1)固定在所述充气阀(2)和所述压力传感器(3)的上游。4.根据权利要求3所述的载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，所述气路阀门模块包括气路高压电爆阀(4)、气路高压自锁阀(5)、高压测试口(6)、减压阀(7)、低压测试口(8)以及气路低压自锁阀(9)，所述气路高压电爆阀(4)和所述气路高压自锁阀(5)依次连接于所述充气阀(2)和所述高压测试口(6)之间，所述高压测试口(6)下游连接所述减压阀(7)，所述减压阀(7)下游与所述低压测试口(8)、所述气路低压自锁阀(9)连接，所述气路低压自锁阀(9)下游分别连接气路横向连通自锁阀(10)、所述压力传感器(3)、所述贮箱模块以及所述吹除模块。5.根据权利要求4所述的载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，关闭所述气路高压自锁阀(5)和所述气路低压自锁阀(9)，所述高压测试口(6)通入规定流量和压力的高压氮气，所述低压测试口(8)排出减压后氮气，测试所述减压阀(7)出口压力。6.根据权利要求1所述的载人航天器重复使用推进系统，其特征在于，所述贮箱模块包括安全阀(11)、贮箱气端加排阀(15)、贮箱(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏彦祥，刘建盈，顾帅华，李想，吴天宇，孙小艺，王云舒，
申请(专利权)人：上海空间推进研究所，
类型：发明
国别省市：