低重力或失重环境下剩余推进剂的管理和排放技术研究

论述低重力或失重境环下的液体特性,飞行器的剩余推进剂对航天飞行器的影响。讨论了在低重力或失重环境下液体推进剂的管理和空间排放技术,并提出了“长征”型号末级火箭剩余推进剂管理与排放的方案。     

基于气体注入法的高精度推进剂剩余量测量方法

在载人月球探测任务中,为准确预测携带大量推进剂航天器的质量特性和在轨寿命以便进行飞行任务规划和控制,需要精确测量低重力条件下航天器推进剂剩余质量。文章对基于气体注入法的航天器贮箱推进剂剩余量测量精度和关键影响因素进行了仿真研究,研究结果表明:随着航天器贮箱中推进剂剩余量的不断减少,气体注入法测量精度不断降低;测量实施过程中贮箱压力值变化幅度越大,测量精度越高;测量精度受测量系统温度传感器精度影响相对较小,受测量系统压力传感器精度影响较大,呈近似线性相关;基于气体注入法的高精度推进剂剩余量测量方法,可通过选用高精度压力传感器和增大测量实施过程中贮箱压力值变化幅度实现。     

嫦娥三号推进系统在轨推进剂耗量计算方法

嫦娥三号推进系统推进剂剩余量是探测器每次变轨前需要确认的重要数据,液体推进剂剩余量计算误差会导致对嫦娥三号探测器质量估计错误,从而导致预期目标与变轨结果发生偏差,需要对轨道进行修正,导致在轨推进剂消耗量额外增大.因此,选择合理的在轨推进剂耗量计算方法是圆满完成嫦娥三号探测器飞行任务的保障。通过比较各种推进剂剩余量测量技术的测量精度、测量可靠性及使用成熟度,同时考虑嫦娥三号推进系统的实际产品配置情况和研制试验情况,嫦娥三号探测器在轨推进剂耗量计算采用加速度计法和薄记法进行综合估算.其中,轨道机动时主要采用加速度计法进行计算,其他时段主要采用薄记法进行计算。飞行试验数据分析表明,该方法有效且精度较高,可以推广应用于空间推进系统在轨推进剂耗量计算。     

用加速度表遥测输出估算发动机的飞行性能

本文提出用加速度表遥测输出数据估算飞行中发动机的比冲、推力偏差、剩余冲量和剩余推进剂的方法,并附有实例计算。     

双组元统一推进系统优化改进技术进展

不断提高推进剂在轨管理效率,是应用卫星对推进系统的基本要求,也是推进系统的重要发展方向。推进剂剩余量在轨高精度测量和并联贮箱均衡排放主动控制,是提高推进剂在轨管理效率的重要技术手段。针对我国SAST-5000卫星平台双组元统一推进系统,开展了气体注入压力激励方法的关键技术攻关,并取得重要进展。研究结果表明：改良型气体注入压力激励法的推进剂剩余量在轨测量精度达到-0.68%-0.66%,并联贮箱均衡排放控制措施将被动调节的不均衡度控制在优于1.13%,主动纠偏措施还可进一步提高并联贮箱排放推进剂的同步性。     

卫星液体推进剂剩余量地面模拟试验装置

介绍了根据气体注入压力激励方法研制的卫星液体推进剂剩余量测量地面模拟装置。装置的主要组成包括卫星推进剂贮箱模拟系统,温度、压力测量系统,气体注入压力激励过程控制系统等。     

环境对气体注入法测量剩余推进剂的影响分析

为提高在轨剩余推进剂测量精度,根据气体注入法测量推进剂剩余量的原理,结合地面试验情况,针对地面试验和卫星在轨的环境差异对测量结果的影响进行了分析,结果表明：气体注入法的地面试验结果能够反映在轨实施的测量情况;在轨环境与地面环境的差异对于温度测量的影响,可以通过延长试验的测量时间和增加测温点等手段加以消除。     

一种推进剂剩余量在轨测量方法研究

对我国某卫星平台气体注入压力激励推进剂剩余量测量方法进行了研究,建立了剩余量计算模型,开发了计算软件,开展了地面试验,结果表明,测量误差在-0.68%~0.66%范围内,达到了较高的测量精度。     

氢氧推进剂在轨加注若干关键问题研究进展

为了实现深空探测和大型空间站的建设,有必要对氢氧推进剂的在轨加注技术进行研究。通过文献调研和对比,重点分析氢氧推进剂在轨加注遇到的若干热力学和流体力学问题。首先介绍了可以用于氢氧贮箱蒸发量控制的被动热防护技术,目的是实现推进剂的长期在轨贮存。其次,对9种常用的常规推进剂在轨测量技术进行比较,得出适用于氢氧贮箱内剩余推进剂的测量方法。最后,针对在轨低温推进剂的气液分离问题,分析了正推法和表面张力贮箱在氢氧贮箱气液分离中的适用性。通过对氢氧推进剂在轨加注关键问题的调研和论证,为我国氢氧推进剂在空间环境下的长期在轨使用和再加注提供技术参考。     

某固体推进剂湿热老化模型

通过对常用失效物理模型的分析和总结,结合量子力学理论关于电子产品老化反应速率与环境温、湿度的关系,以推进剂力学性能参数为研究对象,建立了固体推进剂贮存使用寿命的湿热老化模型,并通过试验数据拟合得到具体的经验公式。该模型可作为湿热环境下固体火箭推进剂贮存使用寿命预估的理论依据,也可作为固体火箭发动机剩余寿命计算的参考模型。     

跨大气层和空间区域飞行器的液体推进剂管理

根据大气层飞行环境与机动飞行特点,以及空间飞行环境与液体推进剂特点,分析了跨大气层和空间区域飞行器的保证重力场和失重状态下均无夹气液体输送、控制液体推进剂质心位移、剩余推进剂空间排放和重复使用等液体推进剂管理技术要求。阐述了相应的关键技术,如包括无夹气输送、液体质心位移控制、失重状态下的流体动力、参数确定和结构设计等管理模式确定,以及包括模型参数确定、模型、状态模拟和验证等的管理模式试验。     

低重力状态下末级火箭剩余推进剂空间排放干扰分析

根据流体力学原理、流型分析，对低重力状态下剩余推进剂空间排放干扰进行了分析、计算。分析认为，采取对称的排放平衡器能满足空间排放姿态稳定控制系统的要求。     

空间碎片环境和空间排放技术研究

论述了空间碎片环境及其对人类文明发展和航天安全的潜在威胁和空间剩余推进剂排放是防止末级火箭空间爆炸、减少空间碎片的有效措施。文中重点介绍了空间排放技术。     

基于热响应的卫星推进剂剩余量测量方法研究

介绍了基于热响应法的卫星推进剂剩余量在轨测量方法的原理,给出了国外在Telstar 11,LM 3000,BSS601平台日本通信卫星,Turksat 1C卫星的应用情况。给出了将该方法用于国内卫星的设想,并归纳了推进剂在轨空间分布高精度仿真、带液条件下贮箱内复杂传热过程高精度热仿真、贮箱与整星耦合热分析仿真等关键技术。     

气体注入压力激励法测量卫星液体推进剂剩余量的热力学模型

通过对气体注入压力激励法测量卫星液体推进剂剩余量系统的详细热力学过程分析,建立了能满足实际测量需求的等温和绝热两种热力学模型,对具体测量模型的选用及相关问题进行了分析。     

长寿命卫星寿命评估方法探讨

分析了影响卫星长寿命的关键因素,调研了当前卫星寿命评估方法的研究进展情况,包括基于性能退化和加速退化的无失效寿命数据评估方法,此外还对基于推进剂剩余量预测的卫星寿命评估方法进行了探讨。     

带药缠绕复合材料壳体张力分析及优化研究

研究了带药柱缠绕复合材料壳体中的张力制度,结合相关理论公式,分析了带药柱缠绕过程中张力对推进剂药柱的影响以及缠绕层自身张力松弛的原因。提出了以"最小剩余张力梯度"为优化目标,对以复合推进剂药柱为缠绕芯模的张力制度进行了优化,并缠绕了钢芯模及药柱芯模NOL环进行试验验证。试验结果表明,当缠绕层剩余张力趋于一致时,NOL环的力学性能有所提高。在优化张力制度下,与恒张力制度NOL环的拉伸强度和剪切强度相比,药柱芯模NOL环的拉伸强度提高了22.9%,剪切强度提高了8.4%。所用的分析及优化方法可为带药柱缠绕复合壳体张力制度的设计及优化提供借鉴。     

航天器双组元推进剂增压方案的评价

对双组元系统的增压方案作了评价,着重论证了简易增压系统在技术上的可行性;对具有推进器特性和各种增压/输送系统变量,包括增压气体溶解度的计算机模型进行了研究.所有的方案都能满意地达到推进剂剩余量很低的要求,推进器试验数据表明,下吹式增压操作的各项要求都能得到满足.评价研究结果表明,对于较大的推进剂负载,使用箱体再增压的比较简单的双组元下吹系统,可以替代较复杂和昂贵的调压系统.     

航天器在轨实时污染监测与分析技术

航天器敏感部件原位污染测量可以对高度敏感有效载荷进行实时污染监测,为操作指令提供依据,尤其是末级火箭与卫星分离后,对末级火箭剩余推进剂的处理,要掌握实际情况进行排放。星载原位测量所获得的数据是任何其它方法都不能代替的。     

卫星推进剂剩余量测量技术地面试验研究

根据气体注入压力激励测量方法，研制了动态、高精度测量卫星液体推进剂剩余量原理样机，该样机以通信卫星双组元推进系统为测量对象。详细给出了利用该样机进行的地面试验情况，特别是测量数据平滑处理技术和液体蒸汽压误差修正技术。试验结果表明，当推进系统工作状态正常时，剩余液体体积量的测量误差小于贮箱总体积的１．０％，而当推进系统有小泄漏时，则小于２．０％。