低温推进剂空间管理技术研究进展与展望

发布时间：2021-03-06 17:55

　　本文介绍了低温推进剂的性能优势与空间管理挑战,梳理了低温流体空间管理（CFM）技术特征及其研究现状,建议按照重力依赖型与重力无关型分类开展技术成熟度提升研究。调研了美国逾半个世纪的CFM技术搭载实验研究历程,分析了各类平台的工作特性与性能优势。基于我国航天发展现状与未来需求,探析了我国开展CFM技术攻关、飞行搭载实验的可行方案。建议在我国载人空间站规划舱内低温技术实验柜与舱外暴露平台实验模块,加速我国CFM技术向工程应用的转化。 

【文章来源】：宇航学报. 2020,41(07)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

不同推进剂航天器速度增量与初始发射质量关系

美国“半人马”氢氧上面级所采用CFM技术代表了人类空间管控低温推进剂的最高水平。然而,在所发射任务中,液氢空间贮存最长仅9 h,采用热防护技术对应的日均蒸发损失达30%[5]。为了实现低温推进剂更高效空间贮存,学者们提出了多种被动热防护技术,包括多层绝热材料(MLI)包裹、被动非接触支撑杆(PODS)连接、排气式辐射冷屏等,利用氢的仲-正转化释冷特性也可进一步降低液氢蒸发损失[6]。需要说明的是,被动热防护技术是其他CFM技术发挥作用的前提,只有当被动热防护技术将贮箱漏热显著降低后,主动技术(流体混合、空间制冷、排气泄压等)才能发挥作用。因此,被动热防护兼具效能与技术的双重意义。MLI表面绝热是降低贮箱综合漏热的关键,国内外学者均对MLI的绝热性能与传热规律开展了研究。在该领域,有如下两点需引起关注:

传统MLI与LB-MLI结构比较

【参考文献】：
期刊论文
[1]热力学排气系统中节流效应及其冷量利用分析[J]. 任建华,谢福寿,王磊,厉彦忠.  宇航学报. 2020(04)
[2]氢氧推进剂在轨加注若干关键问题研究进展[J]. 李佳超,梁国柱,王夕,陈士强,王楠.  宇航总体技术. 2019(06)
[3]发展高可靠低成本进出空间技术，迎接太空经济时代（英文）[J]. BAO Weimin,WANG Xiaowei.  Aerospace China. 2019(04)
[4]火箭燃料贮箱热力学排气系统控压性能仿真研究[J]. 夏斯琦,孙培杰,李鹏,王长焕,王磊,厉彦忠.  制冷学报. 2019(03)
[5]氢仲-正转化释冷方案及冷量空间利用潜能分析[J]. 王磊,叶世轩,厉彦忠,严天,薛良江.  宇航学报. 2019(01)
[6]基于在轨加注站的空间运输系统规模分析[J]. 汪小卫,鲁宇,唐琼,吴胜宝,高朝辉,申麟.  载人航天. 2017(03)
[7]液体推进剂在轨加注技术与加注方案[J]. 王磊,厉彦忠,马原,谢福寿.  航空动力学报. 2016(08)
[8]低温推进剂在轨加注技术与方案研究综述[J]. 马原,厉彦忠,王磊,朱康,徐孟健.  宇航学报. 2016(03)
[9]在轨加注站概念研究[J]. 鲁宇,汪小卫,Saccoccia Giorgio,饶大林,张烽.  导弹与航天运载技术. 2015(01)



本文编号：3067540