火箭内部管线与低温贮箱制冷结构

公开情报详细报告 · 供公司内部技术参考

整理:2026 年 10 月 16 日 | 资料来源:学术期刊论文、行业研究报告、公开专利、NASA 公开报告及企业官方新闻

内含 3 幅自绘系统图 + 6 张实景照片 + 权威数据表
一句话结论:各型火箭箭上增压输送系统、贮箱内部结构的具体图纸属于型号核心资料,公开渠道无法获得;但"火箭内部有哪些管线、起什么作用、按什么规则设计"在官方论文、经典教材与 NASA 公开报告中已有系统、通用的论述——液体火箭的这一套架构高度通用,掌握公开资料即可建立完整的系统级认识。

一、火箭内部管线全景:六大分系统

液体火箭内部的管线统称增压输送系统。以长征五号助推器为例(《深空探测学报》官方论文,本报告已下载原文),整套系统由六个分系统组成:

图 1 | 增压输送系统全景(自绘,据长征五号助推器公开论文整理)
分系统组成功能
贮箱增压系统增压气瓶、箭上增压管、预增压管、电磁阀、安全阀给贮箱增压,保证发动机涡轮泵前压力,防止贮箱超压
推进剂输送系统液氧输送管、四通、煤油输送管等将推进剂从贮箱输送到发动机
加泄与排气系统加注管、加注阀、排气管、安溢阀地面加注与泄出、飞行中排气泄压
预冷系统预冷回流管、引射器、引射单向阀发射前用低温推进剂预冷发动机与主输送管,防止液氧管内低温不稳定
供配气系统气封、吹除、阀门控制气导管箭上气封、吹除、阀门控制气的输送与控制
POGO 抑制系统蓄压器抑制输送管路与箭体轴向耦合振动

管路设计的六条通用规则

图 2 | 液体火箭发动机试车台(公开研报照片):管路密集程度可见一斑

二、低温贮箱的"制冷"结构:从外到内的五层防线

液氧 -183℃、液甲烷约 -160℃、液氢 -253℃。低温贮箱的热管理(俗称"制冷")分被动绝热与主动制冷两大类,主流方案是组合使用:

图 3 | 低温贮箱绝热结构剖面(自绘,据《宇航材料工艺》《真空与低温》等公开论文整理)

被动绝热(基本盘)

  • SOFI 聚氨酯泡沫:地面段主力绝热层,导热系数约 0.02 W/(m·K);
  • MLI 多层绝热:真空段主力,性能比泡沫高两个数量级;NASA 公开数据:25 层 MLI 可使液氧贮箱日蒸发率降至约 0.8%;
  • VD-MLI 变密度多层绝热:低温区层密度小、高温区大,优化后再提升约 45%;
  • 遮阳板:遮挡太阳与地球辐射,可与其他措施叠加;
  • 支撑结构隔热:连接结构是漏热大户,优化后导热可减 90%。

主动制冷(在轨/加注方向)

  • VCS 蒸汽冷却屏:在 MLI 层间布置蛇形盘管(典型为薄壁铜壳体钎焊不锈钢盘管),低温排气流经回收冷量,整个任务周期持续有效;
  • TVS 热力学排气:节流排热带走热量,结构简单;
  • 推进剂过冷:加注前把推进剂冷到沸点以下,多带冷量上天;
  • 低温制冷机:在轨长期贮存的终极手段;
  • 行业目标 零蒸发(ZBO):NASA 以 VD-MLI + 大面积冷屏耦合,已实现液氧贮箱零蒸发。
典型复合方案 = SOFI(地面段)+ VD-MLI(飞行段)+ 蒸汽冷却屏(全周期),被公认为未来低温贮箱绝热的主流工程方案。这三个环节都是"制造工艺密集型"环节——泡沫喷涂、多层包扎、盘管绕焊,恰好与装备制造企业的能力圈重叠。

三、贮箱结构解剖:箱底、筒段与共底

图 4 | 长征五号助推器箱底实物(公开论文照片):典型的瓜瓣拼焊 + 环缝成形结构
图 5 | 共底贮箱 vs 独立双箱(自绘):深蓝星云二号已选择 5 米直径不锈钢共底方案

贮箱是箭体"脊梁",其本体结构由箱底(前后底)、筒段、共底/箱间段、出流管与防晃装置、人孔与接管组成;内部还布置推进剂管理装置(集液器、防晃板)与增压管入口扩散器(N1 火箭公开资料即详细描述了氦气经锥形扩散器均匀进入贮箱以减小气液界面扰动)。

四、SpaceX 星舰:不锈钢 + 管线的公开对标样本

五、深蓝航天公开信息汇总(截至 2026-10-16)

图 6 | 深蓝 5 米直径不锈钢共底贮箱下线(2026-10-14,新华报业)
图 7 | 星云二号最终外观方案:银灰金属原色、不涂装,随贮箱下线同步披露
项目公开信息
公司主体江苏深蓝航天有限公司,总部无锡高新区(原南通);泰安基地为液体火箭发动机增材制造基地,年产发动机 100 台以上(投资 10 亿元,已封顶)
星云一号甲 XY-1A中型可回收,高 35 m;一级直径 3.35 m、9 台雷霆-R1;二级 2.25 m;LEO 2 t / SSO 1 t;预计 2026 年首飞(东方航天港)
星云二号大型可回收,箭体直径 5 m;一级 11 台雷霆-RS(起飞推力 12 446 kN);LEO 25 t / SSO 18 t,国内商业航天运力最大;复用次数超 20 次;创新"筷子夹"式原位捕获回收;预计 2027 年首飞,年底计划二子级动力系统试车
雷霆发动机国内推力最大开式循环液氧煤油针栓发动机,多次长程热试车完成,进入批量生产阶段;雷霆-R1 发动机 85% 重量由 3D 打印制造
贮箱动态2026-10-14:5 米直径不锈钢共底贮箱在无锡下线,创国内商业航天大尺寸不锈钢贮箱研制生产新纪录;一子级贮箱研制及箭体动力系统试车加速推进
公开程度箭上增压输送系统、贮箱内部结构无公开图纸;本表信息均来自企业官方发布与公开新闻报道
图 8 | 深蓝"星云-M"公里级垂直回收飞行试验(公开研报照片)
图 9 | XY-1A 液体火箭级间分离系统试验(公开研报照片):火箭已进入密集地面试验阶段

六、延伸阅读建议

附录:资料清单

说明:本报告图 1/3/5 为据公开资料自绘的系统级原理示意,非任何型号真实图纸;照片均来自公开研报与新闻报道。