綜合推進系統(tǒng)工作原理

【引言】

聯(lián)盟TM飛船的綜合推進系統(tǒng)（КДУ）使用的是雙組元推進劑：燃料為偏二甲肼，氧化劑為四氧化二氮，它們只要在特定條件下混合即可燃燒。

聯(lián)盟TM飛船的綜合推進系統(tǒng)如圖1所示。圖中БГ1和БГ2為燃料貯箱，它們會通過標(biāo)紅的管路將燃料供應(yīng)至各個推進器。БО1和БО2為氧化劑貯箱，它們會通過標(biāo)藍的管路將氧化劑供應(yīng)至各個推進器。ШБ1、ШБ2、ШБ3、ШБ4為球形高壓氣瓶，里面貯存的高壓氦氣會通過標(biāo)綠的管路供向各個用戶部件，如推進劑貯箱和各個氣動活門。

我們首先看看軌道機動發(fā)動機СКД的推進劑供應(yīng)線路（圖2）。

燃料貯箱БГ1和БГ2的燃料分別會經(jīng)過氣動液壓活門К2和К4（預(yù)起動），匯流后經(jīng)燃料流量傳感器ДРГ1和起動活門К6進入發(fā)動機燃燒室。氧化劑貯箱БО1和БО2的氧化劑分別會經(jīng)過氣動液壓活門К1和К3（預(yù)起動），匯流后經(jīng)過氧化劑流量傳感器ДРО1和起動活門К5進入發(fā)動機燃燒室。四個球形高壓氣瓶（ШБ1、ШБ2、ШБ3、ШБ4）為整個綜合推進系統(tǒng)增壓（氣瓶壓力320-350kgf/cm^2）,以驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)各個氣動活門的開關(guān)（如上文提到的К1、К2、К3、К4、К5、К6），并將推進劑貯箱內(nèi)的推進劑擠向發(fā)動機燃燒室。

我們可以看到，電爆閥ПК1和ПК2把供氣管路分成了左右兩個部分。手冊只用了一句話來描述電爆閥ПК1和ПК2的功能：把左右兩個部分的供氣管路連接在一起，筆者認為這兩個電爆閥在正常情況下是關(guān)閉的，當(dāng)某一側(cè)的供氣壓力不足時，才會打開電爆閥。電爆閥在航天領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其工作原理為利用電爆管火藥爆燃時產(chǎn)生的高溫高壓燃氣推動作動筒活塞打開活門，由于電爆管是一次性的，因此電爆閥打開后就不能再控制其關(guān)斷。

左右兩個部分的供氣管路還被增壓活門ЭПКН1和ЭПКН2分成了高壓區(qū)和低壓區(qū)，上游高壓區(qū)的氣壓由壓力傳感器ДШБ1和ДШБ2檢測，下游低壓區(qū)的氣壓由電門式壓力傳感器（СДР1和СДР2）以及遙測壓力傳感器（ДН1和ДН2）檢測。其中，高壓區(qū)的氣壓參數(shù)可以顯示在返回艙的綜合電子指示器КЭИ上，該指示器的位置及示意圖如下。

（注：筆者猜測供氣管路電爆閥的控制信號可能經(jīng)過壓力傳感器（СДР1和СДР2）的壓力電門，當(dāng)供氣壓力較低時，壓力電門會閉合，電爆閥的控制回路會被接通，使電爆閥自動打開。）

綜合電子指示器КЭИ所在面板的最下方有一行按鍵，總共13個，如圖4所示。如果要查看綜合推進系統(tǒng)（КДУ）左側(cè)（第一部分）供氣管路高壓區(qū)的氣壓參數(shù)，要按下按鍵12（КДУ-1 СПГС?С?。缓箫@示器中會出現(xiàn)氣壓參數(shù)指示。在按鍵12的上方有一個標(biāo)識框，它告訴我們按下按鍵12后，顯示器中顯示的參數(shù)為Pг1（燃料貯箱壓力）、Pок1（氧化劑貯箱壓力）、Pшб1（供氣管路高壓區(qū)壓力）、PО2-3（返回艙氧氣瓶壓力）。根據(jù)手冊中模糊的КДУ-1 СПГС?СА指示示意圖（圖5），我們能夠知道供氣管路高壓區(qū)的氣壓參數(shù)會在顯示器右側(cè)的縱向刻度上指示出來，由于氣壓指示范圍在0-400kgf/cm^2之間，所以圖5所示的氣壓值大約為150kgf/cm^2。

增壓活門ЭПКН1和ЭПКН2是電控氣動式的，打開它們就可以為整個綜合推進系統(tǒng)充氣增壓，這兩個活門的開關(guān)指令由返回艙的左側(cè)指令/信號面板КСП-Л發(fā)出，該面板的位置、實物圖、示意圖如下。

如圖9所示，КСП-Л面板最右側(cè)有一列行選鍵，上面標(biāo)有俄文字母А、Б、В、Г、Д、Ж、И、К、Л。假如我們按下行選А鍵，А行最左、最右兩個指示燈的燈帶會亮起，表示我們選擇了А行，如圖10所示。

КСП-Л面板最下方有兩行按鍵，標(biāo)有奇數(shù)的一行代表ВКЛ（打開），標(biāo)有偶數(shù)的一行代表ОТКЛ（關(guān)斷）。我們在按下行選А鍵之后，如果再按下按鍵3，就會點亮圖11中標(biāo)黃的指示燈НАДДУВ КДУ（綜合推進系統(tǒng)增壓），表示綜合推進系統(tǒng)增壓已打開。打開增壓活門ЭПКН1和ЭПКН2的指令就是通過上述操作發(fā)出的。

現(xiàn)在我們回到軌道機動發(fā)動機的推進劑供應(yīng)原理圖。增壓活門（ЭПКН1和ЭПКН2）被打開后，高壓氦氣首先會通過增壓活門（ЭПКН1和ЭПКН2）和減壓活門（РД1和РД1）。（注：增壓活門中的“增壓”指的是為系統(tǒng)增壓，減壓活門是為了將供氣壓力降低到安全壓力）如果氣體經(jīng)過減壓活門后，壓力依舊高于安全值，釋壓活門（КПН1和КПН2）會排出多余的氣體以降低系統(tǒng)壓力。隨后，氣體會順序通過單向活門КО1/КО2，以及單向活門КО3和КО4/КО5和КО6，進入推進劑貯箱，為推進劑增壓。

未完待續(xù)。。。