常规推进剂在轨加注技术研究现状与趋势

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1、2015年第5期导弹与航天运载技术No.52015总第341期MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo.341文章编号：1004-7182(2015)05-0050-05DOI：10.7654/j.issn.1004-7182.20150512常规推进剂在轨加注技术研究现状与趋势饶大林，闫指江，王书廷，高朝辉，吴胜宝（中国运载火箭技术研究院研究发展中心，北京，100076）摘要：实现推进剂的在轨加注服务能够显著提升大规模空间探测能力、减小运载器规模、降低任务成本。归纳常规推进剂在轨加注方案并进行分类和比较，对国外典型的常规推进剂

2、在轨加注研究计划进行分析，总结其发展趋势，为后续深入开展相关研究工作提供参考。关键词：在轨加注；常规推进剂；研究进展中图分类号：V47文献标识码：ACurrentSituationandTrendAnalysisonOrbitalRefuelingTechnologyforStorablePropellantsRaoDa-lin,YanZhi-jiang,WangShu-ting,GaoZhao-hui,WuSheng-bao(R&DCenter,ChinaAcademyofLaunchVehicleTechnology,Beijing,1000

3、76)Abstract:Therealizationoforbitalrefuelingserviceforspacecraftcansignificantlyimprovetheabilityoflargescaleexplorationmissions,reducethetakeoffweightanddimensionofthelaunchvehiclesandaerospacevehicles,andreducetheexplorationcost.Inthispaper,orbitalrefuelingschemesforstorabl

4、epropellantsareinduced,classifiedandcompared.TherepresentativeorbitalrefuelingresearchprogramsofUSAareanalyzed,andthedevelopmenttrendsaresummedup,whichprovidesreferenceforfuturein-depthresearch.KeyWords:Onorbitalrefueling;Storablepropellant;Researchtrend0引言本文对国外尤其是美国典型的在轨加注项目

5、进行分随着人类空间探索活动的日益频繁以及空间飞行析，总结技术发展趋势，为该领域的深入研究提供参器规模的逐渐增大，在轨加注任务的需求日益迫切，考。世界各航天大国纷纷开展深入研究。据欧空局统计，每年约有20颗GEO卫星由于推进剂耗尽而在轨失效，1在轨加注方案分类及比较此外约有13颗GEO卫星因推进剂不足而仅能进行姿与地面加注不同，推进剂在轨加注方案的选择需态控制，对这些高价值目标实施在轨加注能大幅度缩要考虑以下因素：减重新发射新卫星的成本。中国未来10年将建成长期a）对于有毒、有污染、有腐蚀性的推进剂，尽量有人照料的空间站，实现在轨加注将是必须突破的

6、关不直接排放至真空；键技术。此外，在轨加注站逐渐成为各航天大国的研b）要考虑目标贮箱推进剂管理方式的适应性；究热点，采用基于在轨加注站的深空探测或大型地球c）要考虑目标飞行器推进剂输送系统方案的适应空间设施的建设任务模式将大幅度减小运载器的规性。模、提高运载能力、降低运输成本。1.1方案分类目前，美国、俄罗斯、欧洲、日本等国家（地区）空间飞行器在轨补给方式一般分为3种：直接加均已开展大量在轨加注技术研究，尤其是美国和俄罗注、模块更换和模块新增。目前推进剂直接加注使用斯具有多次飞行试验和应用的经验；而中国目前相对最多，俄罗斯和美国在空间站上都采用了

7、这种方式。[1]落后，常规推进剂的在轨加注技术还未得到飞行验证。直接加注的方式有以下4种：气垫再增压，气垫收稿日期：2014-10-14；修回日期：2015-08-25作者简介：饶大林（1983-），男，工程师，主要研究方向为航天运输总体及动力第5期饶大林等常规推进剂在轨加注技术研究现状与趋势51交换，气垫泄压/充填/增压和推进剂排空/气垫放气/充标贮箱，如果目标贮箱压力上升至额定工作压力但加填/增压。注量还未满足要求，可对目标贮箱再次排气并加注。a）气垫再增压。此外，也可以采用一边排气一边加注的方式。由于目利用压差或泵直接把推进剂从供应贮箱输送

8、到接标贮箱压力低，因此可以不采用泵而采用气瓶进行挤收贮箱，仅适用于落压式系统，对推进剂管理方案无压加注。如果需要增压气体的加注，需要额外