低溫回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對飛行器的低溫推進(jìn)劑回路進(jìn)行調(diào)節(jié)和掃掠(swe印)的系統(tǒng)。
[0002]在本發(fā)明的背景中，將飛行器理解為是指下述的任何運(yùn)載工具:其能夠在地球的大氣層以及太空中移動并且包括特別用于向火箭發(fā)動機(jī)提供動力的至少一個低溫流體回路。該飛行器可以特別是諸如在屬于本申請人公司所有的文獻(xiàn)FR 2907422 Al中所描述的具有混合空氣動力學(xué)和單級航天飛行的飛行器、雙級運(yùn)載工具或包括運(yùn)載飛機(jī)(carrierairplane)和從該運(yùn)載飛機(jī)發(fā)射的航天飛機(jī)的運(yùn)載工具。
【背景技術(shù)】
[0003]特別是發(fā)射器或航天飛行器的用于火箭發(fā)動機(jī)的推進(jìn)劑的低溫推進(jìn)劑回路、管道以及輔助裝置不能與周圍空氣接觸，因為該空氣中包含的濕氣在與該回路接觸時會結(jié)冰。
[0004]在極低溫回路(例如，運(yùn)載液態(tài)氫的回路)的情況下，空氣中的氧氣也能夠液化并且增加，導(dǎo)致起火和潛在的爆炸的關(guān)聯(lián)風(fēng)險。
[0005]同樣地，必須去除源自這些回路的任何泄露的氣體并且避免這些氣體對在回路周圍的環(huán)境的任何污染。
[0006]為了避免這些問題，在實踐中已知的是，只要該運(yùn)載工具在地面上，就在這些回路的周圍以高于大氣壓的壓力連續(xù)地使氮氣或氦氣循環(huán)，這樣的通過用氣體掃掠來保護(hù)低溫回路的方法被稱為調(diào)節(jié)。
[0007]使用低溫推進(jìn)劑推進(jìn)系統(tǒng)的航天發(fā)射器具有大約幾十秒的非常短的穿過大氣層的飛行時間，從而限制了在此飛行過程中將該回路暴露于大氣。
[0008]因此，對低溫回路的環(huán)境的檢查和調(diào)節(jié)是使用連接至發(fā)射器的調(diào)節(jié)回路、就在對罐(tank)進(jìn)行填充之前在地面上執(zhí)行的。該調(diào)節(jié)持續(xù)到發(fā)射器起飛為止而調(diào)節(jié)氣體供應(yīng)裝置在發(fā)射器起飛時斷開連接。
[0009]該調(diào)節(jié)回路連續(xù)地掃掠發(fā)射器區(qū)域，這些發(fā)射器區(qū)域包含低溫回路和罐，這些罐在不使用液態(tài)氫進(jìn)行推進(jìn)的情況下具有干氮，或者在使用氫氣時具有氦氣，該氮氣或該氦氣來自地面上的設(shè)施。
[0010]該調(diào)節(jié)回路還收集任何泄露的推進(jìn)劑。
[0011]另一方面，在發(fā)射器的大氣飛行期間，不再需要向發(fā)射器供給液體，因為這些運(yùn)載工具通過大氣快速上升導(dǎo)致內(nèi)部隔艙由于外部壓力的快速下降而變空。
[0012]該壓力的下降意味著也沒有外部空氣進(jìn)入這些飛行器的相關(guān)隔艙。
[0013]使用液態(tài)氧(LOx)/液態(tài)甲烷低溫液體推進(jìn)劑或具有液態(tài)氧的半低溫液體推進(jìn)劑的火箭發(fā)動機(jī)推進(jìn)的航天飛機(jī)類型的飛行器的情況是完全不同的。
[0014]這是因為航天飛機(jī)具有在大氣中持續(xù)數(shù)十分鐘的巡航階段，因此需要在大氣飛行期間繼續(xù)掃掠和調(diào)節(jié)低溫推進(jìn)劑回路。
[0015]這樣的裝置和相關(guān)聯(lián)的調(diào)節(jié)氣體由于儲存罐和調(diào)節(jié)氣體的質(zhì)量而在干重方面變得非常不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本發(fā)明的一個主題是下述系統(tǒng)，該系統(tǒng)抽取外部空氣并且從其中提取氮氣，以便至少在飛行器的大氣飛行階段期間對低溫回路進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0017]本發(fā)明使得可以避免在運(yùn)載工具上運(yùn)載和儲存調(diào)節(jié)氣體。
[0018]為了實現(xiàn)這一點，本發(fā)明提出了一種用于對飛行器的低溫回路的設(shè)備進(jìn)行飛行中調(diào)節(jié)的裝置，該裝置包括:用于從飛行器外部抽取空氣的裝置；用于使用OBIGGS型的氮氣分離器來從該空氣中提取氮氣的裝置；以及用于將該氮氣分送到所述部件周圍。
[0019]該分送裝置有利地包括升壓裝置。
[0020]該調(diào)節(jié)裝置有利地包括如下裝置:其用于使用裝配有校準(zhǔn)孔口的管道工程回路來將氮氣分送到飛行器的低溫回路的各個設(shè)備項周圍。
[0021]更特別地，該裝置包括用于將所述設(shè)備進(jìn)行封裝以接收調(diào)節(jié)氮氣的裝置。
[0022]本發(fā)明的該裝置有利地適于至少在飛行器的大氣飛行階段期間將氮氣分送到低溫回路的設(shè)備項周圍。
[0023]抽取裝置優(yōu)選地位于飛行器所裝配的渦輪發(fā)動機(jī)的壓縮器級上。
[0024]根據(jù)一個替選實施例，抽取裝置直接從飛行器外部抽入空氣。
[0025]該裝置有利地包括在分離器的回路下游的干燥裝置。
[0026]根據(jù)一個特定實施例，該裝置增添了在飛行器外部的并且當(dāng)飛行器在地面上時所使用的氮氣或氦氣循環(huán)裝置。
[0027]本發(fā)明特別地應(yīng)用于包括使用一種或多種低溫推進(jìn)劑的火箭發(fā)動機(jī)的飛行器。
[0028]該飛行器特別地是航天飛機(jī)類型，包括雙推進(jìn):有氧渦輪發(fā)動機(jī)(aerobicturbine engine)和火箭發(fā)動機(jī)。
[0029]本發(fā)明還提出了一種用于對飛行器的低溫回路的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)的方法，該方法包括:第一步驟:在地面使用連接至飛行器的外部調(diào)節(jié)回路來對飛行器的低溫回路的設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)；以及第二步驟:使用本發(fā)明的氮氣分離裝置對所述設(shè)備進(jìn)行飛行中調(diào)節(jié)。
【附圖說明】
[0030]從閱讀參照附圖對本發(fā)明的非限制示例性實施例的以下描述中，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得明顯。在附圖中:
[0031]圖1描繪了裝配有根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的裝置的飛行器的示意圖；以及
[0032]圖2描繪了圖1的細(xì)節(jié)。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明的裝置的目的是通過用氮氣填充包含用于推進(jìn)航天飛機(jī)類型的火箭發(fā)動機(jī)飛行器的低溫推進(jìn)劑回路的隔艙來從在這些回路周圍的環(huán)境消除濕氣和氧氣，其中該氮氣在所使用的燃料和氧化劑的液化溫度下保持氣態(tài)。
[0034]該填充或調(diào)節(jié)尤其避免了當(dāng)諸如閥、機(jī)械補(bǔ)償器或其他裝置(諸如防護(hù)罩(gaiter)或球形接頭(ball joint))的設(shè)備由于環(huán)境濕氣而變得裝滿冰時所導(dǎo)致的該設(shè)備的劣化。
[0035]根據(jù)圖1描述的示例，該裝置包括抽氣裝置，該抽氣裝置的形式為用于從航天飛機(jī)所裝配的航空發(fā)動機(jī)I的壓縮器級2抽取空氣的入口，并且該裝置包括OBIGGS (機(jī)載惰性氣體產(chǎn)生系統(tǒng))型的氮氣分離器3，該氮氣分離器3特別地可包括隔膜型分子過濾器。
[0036]OBIGGS裝置是特別地由法國公司Air Liquide根據(jù)客戶需求而供應(yīng)的已知裝置。
[0037]這里，該抽氣裝置位于飛行器所裝配的渦輪發(fā)動機(jī)I的最后壓縮器級上。
[0038]對壓縮器級的選擇取決于抽取氣體所需的壓力。
[0039]作為替選，可以從運(yùn)載工具外部經(jīng)由空氣入口來進(jìn)行該抽取，并且在這種情況下，抽氣裝置直接從飛行器外部抽入空氣。
[0040]此外，還可以將熱交換器放置在抽氣回路上，以便在所抽取的氣體進(jìn)入OBIGGS之前將所抽取的氣體冷卻。
[0041]通過閥10將被提取了氮氣的空氣排放到飛行器外部。
[0042]在氮氣分離器3的后面可以是壓縮器，從而將氮氣流導(dǎo)入分送回路4中，以便進(jìn)行調(diào)節(jié)并將氮氣分送到載有低溫流體的各個設(shè)備周圍。
[0043]分送裝置包括管道回路和在要調(diào)節(jié)的裝置的區(qū)域中的校準(zhǔn)孔口，以根據(jù)要填充的體積來輸送與要求對應(yīng)的氮氣量。
[0044]這些孔口的設(shè)計準(zhǔn)則是:假定OBIGGS的流速，將孔口校準(zhǔn)成使所調(diào)節(jié)的區(qū)域相對于其周圍環(huán)境保持在過壓狀態(tài)，以防止低溫回路周圍的氧氣和潮濕的環(huán)境空氣的進(jìn)入。