氢氧发动机多余物防控设计

庞红丽，康红雷

（北京航天动力研究所，北京，100076）

0 引 言

多余物是指产品中存在的由外部进入或内部产生的与产品规定状态不符的物质。在影响航天质量的众多因素中，多余物是在航天产品中造成重大质量事故的主要原因之一。

1990 年2 月22 日，阿里安火箭由于一块布留在D维金5 发动机管路内，导致火箭起飞后101 s 发生爆炸，直接导致发射的超鸟B（Superbird B）和BS-2X两颗卫星损毁。

1992 年3 月22 日，澳大利亚通讯卫星澳星B1 通信卫星（Aussat B1）助推器发动机中途熄火，程序配电器第4、5 触点间存在0.15 mg 多余铝屑物，产生的电弧接通了第Ⅰ、Ⅱ号助推器发动机氧化剂副系统断流阀门电爆管，发射失败。

在低温发动机系统中，特别是液氢液氧发动机，要特别注意防止水分、潮气等进入发动机内腔。

1991 年4 月18 日和1992 年8 月22 日，宇宙神I火箭两次发射商业卫星，火箭升空后分别于2755 s 和2895 s 失控，导致发射失败。经过分析研究，确认两次故障完全一致，RL-10 的1 台发动机单向阀在火箭发射前没有关闭，致使湿气进入液氢涡轮泵并结冰，空气中氮也被冷凝，从而使涡轮泵无法旋转，导致飞行失败，造成重大损失。宇宙神RL-10 发动机采用了重新设计的单向阀，加装电磁冗余密封阀，并在射前监测该阀开启，增加温度控制，从而防止空气及氮气进入发动机。

1994 年1 月24 日，阿里安火箭第63 次发射失败。遥测数据分析表明，发动机涡轮泵液态氧内的一个轴承冷却过迟是导致发射失败的原因。可能是因为氧气排放时渗入系统的潮气造成了冷块，这一障碍可能堵塞了通向轴承的氧气口滤清片，轴承环未能充分冷却，导致膨胀断裂。……