2025年7月15日 13:17 星期二
首页 > 过刊浏览>2021年第53卷第S1期 >71-77. DOI:10.16356/j.1005-2615.2021.S.012
PDF HTML阅读 XML下载 导出引用 引用提醒
运载火箭发动机引流发电技术研究
作者:
作者单位:

1.北京精密机电控制设备研究所，北京100076;2.航天伺服驱动与传动技术实验室，北京100076

通讯作者:

赵迎鑫，男，博士，研究员，E-mail： zhaoyx_calt@163.com。

中图分类号:

V433


Electric Power Generation by Drawing Propellant from Engines in Launch Vehicles
Author:
Affiliation:

1.Beijing Institute of Precision Mechatronics and Controls， Beijing 100076，China;2.Laboratory of Aerospace Servo Actuation and Transmission， Beijing 100076，China

  • 摘要
    • |
  • 图/表
    • |
  • 访问统计
    • |
  • 参考文献 [11]
    • |
  • 相似文献
    • |
  • 引证文献
    • | |
  • 文章评论
    摘要:

    提出了一种从发动机引流发电的原位电能获取技术，即从动力充沛的发动机处引流高压燃料，经能量转换装置发电后返回发动机。该技术可以大幅度减轻电源系统质量。以1 200 kN液氧煤油发动机应用为例，研制了35 MPa恒速发电机和整流变换的轻质化原理性样机，搭建了驱动双摆电静压伺服机构的试验系统。测试结果表明：该系统可以满足额定270 V、峰值40 kW的伺服系统高压大电流瞬时用电需求，也可以满足28 V一般箭载电子设备用电需求。该技术有望为未来运载火箭设备多电化/全电化提供一种轻质化、高安全性、大功率的电源方案。

    Abstract:

    This paper proposes an in-situ electric energy acquisition technology for power generation by drawing propellant from a rocket engine. The high-pressure fuel is drained from the engine with abundant power， and then returns to the engine after power generation by the energy conversion device. This technology can greatly reduce the weight of the power supply system. A 1 200 kN liquid oxygen kerosene engine is taken as an example， and a lightweight principle prototype of 35 MPa constant speed generator and rectifier transformation is developed. A test system for driving a two DOF electro-hydrostatic actuator system is built. The test results show that the system can meet the instantaneous power demand of the servo system with the rated high voltage of 270 V and the peak power of a high current of 40 kW， and also meet the power demand of the 28 V general rocket borne electronic equipment. This technology is expected to provide a power supply scheme with lightweight， high safety and high-power for multi electrification / full electrification of launch vehicle equipment in the future.

    表 9 系统级联试测试数据Table 9 System cascade test data
    表 4 根据飞行工况用电量估算Table 4 Estimation of power consumption according to flight conditions
    表 7 电池方案与引流发电方案特点对比Table 7 Comparison of characteristics between battery scheme and drainage power generation scheme
    表 2 压差与电流对应关系Table 2 Corresponding relationship between differential-pressure and current
    表 5 煤油发电机设计参数Table 5 Design parameters of kerosene generator
    表 8 发电机测试数据Table 8 Generator test data
    表 1 基本参数Table 1 Basic parameters
    表 3 换向次数统计Table 3 Reversion times
    表 6 不同方案动力电源质量对比Table 6 Comparison of power supply mass of different schemes
    参考文献
    [1] 何巍，刘伟，龙乐豪.重型运载火箭及其应用探讨[J]. 导弹与航天运载技术，2011（1）： 1-5.
    [2] 宋征宇.新一代运载火箭电气系统体系架构的研究[J].载人航天， 2016，22（3）： 317-322.
    [3] 彭越，牟宇，宋敬群. 中国下一代运载火箭电气系统技术发展研究[J].宇航总体技术，2020，18（2）： 17-28.
    [4] MILLER T B. Preliminary investigation on battery sizing investigation for thrust vector control on Ares I and Ares V launch vehicles： NASA/TM 2011-216899[R]. [S.l.]：NASA， 2011.
    [5] KOERNER M， GANEV E. An electric power generation system for launch vehicles[C]//Proceedings of Power Systems Conference. New Orleans， Louisiana： SAE， 2006.
    [6] LYONS V J， SCOTT J H. An overview of space power systems for NASA missions[C]//Proceedings of the 5th International Energy Conversion Engineering Confer-ence and Exhibit （IECEC）. [S.l.]： AIAA， 2007.
    [7] DELONG Z J， HIMMELMANN R A. Turbine generator assembly for thrust vector control： USA EP2682590 A2[P]. 2015-07-11.
    [8] MONDT J， SURAMPUDI S， HALPERT G， et al. Energy storage technology study for future NASA space science missions[C]//Proceedings of the Seventh European Space Power Conference. Stresa， Italy： ESA Special Publication， 2005.
    [9] GIETL E B， GHOLDSTON E W， COHEN F， et al. The architecture of the electric power system of the international space station and its application as a platform for power technology development[C]//Proceedings of the 35th Intersociety Energy Conversion Engineering Conference and Exhibit （IECEC）. Las Vegas， NV， USA：IEEE， 2000.
    [10] 刘波，张鹏，赵金保. 锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势[J].中国科学（化学），2018，48（1）： 18-30.
    [11] 王其钰，王朔，张杰男，等. 锂离子电池失效分析概述[J]. 储能科学与技术， 2017， 6（5）： 1008-1025.
    相似文献
    引证文献
    网友评论
    网友评论
    分享到微博
    发 布
引用本文

赵迎鑫,张朋,于斌,郝伟一,胡璁,刘会祥,徐祯祥,陈克勤,赵守军.运载火箭发动机引流发电技术研究[J].南京航空航天大学学报,2021,53(S1):71-77

复制
分享
文章指标
  • 点击次数:824
  • 下载次数: 991
  • HTML阅读次数: 647
  • 引用次数: 0
历史
  • 收稿日期:2021-05-10
  • 最后修改日期:2021-06-25
  • 在线发布日期: 2021-11-01
文章二维码
您是第7006707位访问者
网站版权 © 南京航空航天大学学报
技术支持：北京勤云科技发展有限公司
请使用 Firefox、Chrome、IE10、IE11、360极速模式、搜狗极速模式、QQ极速模式等浏览器，其他浏览器不建议使用!