阀门临阵不“怯场” 火箭贮箱增压更可靠

发布时间 : 2017-06-09     来源 : 中国运载火箭技术研究院新闻中心

  素有火箭“大动脉”之称的增压输送系统中,有一种关键的单向增压阀门,在火箭发射以前,将地面的高压气源输送到贮箱内。它们的工作状态直接关系到火箭能否按时发射。

      
△新一代运载火箭长征五号和长征七号

  较常规火箭,新一代运载火箭的增压输送系统相对复杂,像这样的阀门有几十个,它们工作次数多,并且一直工作到发射前2分钟,工作时间长达几十分钟。如果单个阀门存在风险,就会影响到正常的发射流程。对此,火箭设计师们研制了一种新型单向阀,使火箭贮箱增压更可靠,确保了新一代运载火箭飞行成功。
  增压输送系统阀门主管设计师史刚介绍,新一代运载火箭研制初期,他们在发动机试车时发现,供气任务一开始,单向阀会出现持续性颤振现象。
  “这种颤振就像人‘怯场’时的喘气声一样,持续不断。”史刚介绍,这种声音是阀芯撞击阀门内壁发出的,阀芯和阀门内壁都是金属的,如果相互撞击的时间长了,很可能产生多余物,万一进入贮箱,再随着推进剂进入到发动机里面,就会影响发动机正常工作。
  而且,颤振导致单向阀供气不稳定,严重时,会直接卡在阀门内部,无法正常供气,影响贮箱升压,进而影响正常的发射流程。此外,颤振还会带动单向阀附近的其它阀门管路跟着振动,时间长了,可能会影响这些管路阀门的正常工作。
  从总装到一直发射前2分钟,单向阀要承担大量工作,临阵 “怯场”如何避免?
  为此,设计人员经过大量的分析、计算和试验,提出多个设计方案,并从中选最优的,通过在阀芯和阀门内壁之间增加一个阻尼元件,控制阀芯与阀门内壁的摩擦力,进而精确控制了阀门的开启和闭合。
  经验证,采用这一方案后,单向阀“喘气”声再也没有了,颤振现象再也没有发生,可靠性大大提高。而且,贮箱增压时间明显缩短,不仅效率高,还将使其工作寿命更长。目前,该类型阀门已成功应用于长征五号和长征七号火箭,后续,还将在其他火箭上推广应用。

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