增压技术,尤其是冷氦增压技术是低温液体推进系统的核心技术之一。该增压系统通常以低温氦气作为增压介质并将增压所用气瓶放置在推进剂贮箱内,低温高压氦气经过一系列的减压和加温后进入推进剂箱气枕内,以保证发动机泵入口液氧的压力要求。冷氦增压能够减轻增压系统的重量,同时减少常温气瓶的补压用气量。本文的主要工作内容、理论与工程技术难点以及创新点如下:(1)初步分析和调研了国内外火箭发动机的增压系统,阐释了不同增压系统的种类、工作原理和优缺点。对推进剂的种类和火箭发展的历史进行了阐述。“SindaFluint”为一款NASA指定软件,我们学习研究了其使用方法和特点。这是本文的基础所在。(2)氦气近临界区物性分析。氦气在近临界区域的物性对于冷氦增压有着重要的意义,通过调研氦气的热力学和传输性质方面的文献,并根据文献中提供的关于氦气物性的方程,编写了氦气的物性计算程序,程序能够在给定压强、温度的情况下,计算氦气的密度、熵、焓、定比热容、热导率、和粘滞系数,其中具体的计算范围为:2K<T<1500K,P<100MPa。计算结果与美国国家标准局所提供的数据之间的误差在允许范围内。(3)对于冷氦加注过程中气瓶内温度压力达到稳定所需的时间、冷氦气瓶充气过程中气瓶内所达到的最高温度的模拟,本文利用仿真分析软件SindaFluint,对氧箱冷氦增压系统的氦气加注过程工作段进行了基于集总参数法的建模与分析。我们对冷氦气瓶加注过程给出了最优加注流量,并分析了气瓶内温度压力达到稳定所需的时间、冷氦气瓶充气过程瓶内最高温度。在最优加注量的前提下进一步分析对比了不同加注流量时气瓶内温度、压力达到稳定时所需要的时间,以及在不同的加注流量情况下,液氧内所能达到的最高温度(4)发动机推进剂贮箱中的增压过程是一个复杂的多参数的相互兼容耦合过程,本章节在调研分析目前世界上主流增压技术的基础上,对冷氦增压过程进行了结构和原理上的介绍分析,突出了冷氦增压的优势。初步制定出了冷氦增压的工作时序。针对于推进剂箱中的气瓶的放置结构,我们创新性的提出了不同的布局方式构想并进性了模型的搭建和模拟。模拟结果显示在两种布局方式下,液氧箱中温度和压力变化情况略有不同,为后续相关实验的展开提供理论依据。