“蟹型消漩器”消除推进剂“夹气” 让火箭安全飞行

发布时间 : 2017-05-02     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  火箭在飞行过程中,贮箱内的推进剂与箱壁相互摩擦,容易产生气涡、下凹和漩涡等,这些会造成推进剂中夹杂气体,也就是“夹气”。当“夹气”进入到发动机以后,会影响到其正常工作,情况严重时,甚至会导致火箭无法进入预定轨道。
  中国运载火箭技术研究院所属的北京宇航系统工程研究所设计人员通过一个小小的“蟹型消漩器”将这些“夹气”扼杀在了摇篮里,确保了火箭的安全飞行。

 
传统方法难解长五火箭难题

 
  据长征五号运载火箭(以下简称“长五”火箭)结构设计师张晓颖介绍,为了消除“夹气”,在现役火箭上,设计人员设计了“倒锥隔板式消漩器”,它就像两个相套的“漏斗”,通过改变推进剂的流路,从而避免了“夹气”的产生。
  但长五火箭5米直径的贮箱内低温推进剂的量极大,流速增大,极易产生漩涡和“夹气”。张晓颖形象地打了个比方:“就好比厨房里的洗菜盆,当水快放完时,靠近下水口的水流会突然变急,很容易产生漩涡和‘夹气’。贮箱的‘出流口’也是一样的道理。”
  在长五火箭推进剂的大流速面前,传统的消漩器“无能为力”,根本无法满足设计要求。
  此外,由于长五火箭箱底采用的是“三心底”,由三个半径不同的弧形组合而成,相较于长三甲、长二丙、长二F等火箭的椭球形箱底,其更“陡”、更“深”,“出流口”位置升高,若采用传统“漏斗”型消漩器,贮箱内会剩余更多的液体,推进剂无法得到最大程度的利用。

 
“蟹型消漩器”安装简易 结构轻

 
  设计人员经过思索,设计了一种“蟹型消漩器”,远看上去,它就像螃蟹一样“趴”在出流口的上方,通过对流出的推进剂进行分流,降低其流速,避免了漩涡和“夹气”的产生。
  据张晓颖介绍,相比传统的“倒锥隔板式消漩器”,“蟹型消漩器”重量减轻 40%以上,且安装十分方便。“有了它,长五火箭贮箱内残留的剩余推进剂比要求值少了20%,浪费减少了,也就是说,推进剂利用率更高了,火箭的推力达到了最大。”张晓颖说。
  经地面试验及长五火箭首飞验证,“蟹型消漩器”有效抑制了“夹气”,将其扼杀在了摇篮里,确保了火箭安全飞天。

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