基于气体注入法的高精度推进剂剩余量测量方法

发布时间：2024-03-09 03:45

　　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。

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【部分图文】：

图1气体注入法推进剂剩余量测量原理图

气体注入法推进剂剩余量测量方法(又称压力激励法),基本原理是由外部系统(高压气瓶)给推进剂贮箱系统注入一定量的气体,使得推进剂贮箱压力值发生变化,通过系统配置的传感器获取测量前后气瓶和贮箱温度和压力数据,再利用推进剂贮箱的总容积和液体推进剂密度,依据质量守恒定律和气体状态方程,计....

图2贮箱中剩余推进剂体积对测量精度的影响

贮箱中剩余推进剂体积对测量精度的影响如图2所示,随着贮箱中剩余推进剂体积从2900L(推进剂质量4248.5kg)消耗到100L(推进剂质量146.5kg),推进剂剩余量测量精度由1.33%降低到4.31%,即气体注入法测量初期精度较高,测量末期精度会降低一些,但测量精度....

图3测量时贮箱压力变化值对测量精度的影响

同时,通过分析曲线变化趋势可知,为具有较好的测量精度(如优于5%),贮箱压力变化值不宜低于0.04MPa。若同时考虑测量精度、测量用气量以及贮箱压力限制等多目标,测量时贮箱压力变化幅度优先在0.06～0.1MPa范围内选取,可兼顾高测量精度、多次测量和贮箱安全工作压力的需求。....

图4压力传感器精度对测量精度的影响

同时也研究了气瓶和贮箱压力传感器量程对测量精度的影响如图5和图6所示,可见测量精度与气瓶和贮箱压力传感器量程呈高度近似线性相关,随着传感器量程的不断增大,测量精度不断降低,但变化降低幅度不显著。在测量系统设计时,应尽量选用满足压力测量范围需要,且量程较小的传感器。图5气瓶压力传....

本文编号：3922848