低温推进剂在轨贮存与管理技术研究

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1、第21卷第1期2015年1月载人航天MannedSpaceflightV01．21No．1Jan．2015低温推进剂在轨贮存与管理技术研究朱洪来1，孙沂昆2，张阿莉1，李永1，潘海林1(1．北京控制工程研究所，北京100190；2．北京特种工程设计研究院，北京100028)摘要：低温推进剂由于其比冲高、无毒无污染，是载人和深空探测的首选推进剂。为解决空间恶劣的热环境和微重力环境下推进剂大量蒸发损耗及推进剂的气液两相混合等问题，以低温推进剂的在轨贮存与管理技术为研究对象，给出低温推进剂绝热的贮存方案和微重力气液分离的管理方案。并对其中的适用中短期任务

2、的方案进行日蒸发率等指标核算，然后对方案中的热力学参数变化对系统方案中的蒸发量控制等影响进行讨论。最终给出针对载人登月等短期项目的低温推进剂在轨贮存与管理的推荐方案。关键词：低温推进剂；在轨管理与贮存；变密度多层复合材料；低温隔热支撑；蒸汽冷却屏中图分类号：V511文献标识码：A文章编号：1674-5825(2015)01-0013-06ResearchonOn-orbitStorageandManagementTechnologyofC‘Pro；RantCryogenicPropellantZHUHonglail，SUNYikun2，ZHANGA

3、lil，LIYon91，PANHailinl(1．BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China；2．BeijingSpecialEngineeringDesignInstitute，Beijing100028，China)Abstract：Becauseofthehighspecificimpulse，nontoxicandunpollutedproperty，thecryogenicpropellantisthefirstchoiceofthemannedspaceflighto

4、rdeepspaceexploration．Tosolvetheprob—lemsofboil—offintheadversethermalenvironmentandthegas—liquidmixinginthemicrogravity，thestorageandmanagementtechnologyofcryogenicpropellantonorbitwasdiscussedinthispaper．Thesystemschemeofstorageandmanagementwasintroduced，andtheparametersofda

5、ilyevapora—tionratewerecheckedforthespecialcase．Thentherelationshipbetweenvariationofthethermody·namicparametersandthesystemdatawasdiscussed．Finally，theoptimalschemeforthestorageandmanagementofcryogenicpropellantwasproposedfortheshortdurationexploration．Keywords：cryogenicprope

6、llant；on—orbitstorageandmanagement；variabledensitymuhilayerthermalinsulation(VD．MLI)；passiveorbitaldisconnectstructure(PODS)；vaporcooledshield(vcs)1引言低温推进剂由于其比冲高、无毒无污染，是载人月球探测、火星探测和更远距离深空探测的首选推进剂。随着航天技术的进一步发展，不论是远程载人飞行，还是建立空间站、中继站，以及深空探测，都对低温推进剂提出了需求。低温推进剂长期在轨存储与管理技术是未来航天任务发展的

7、重要支撑技术之一¨。。早在上世纪60年代，NASA就已经认识到包括低温流体贮存在内的空问低温流体管理技术，是未来空间站、重返月球和火星任务的支撑技术。格林研究中心、马歇尔空间飞行中心、约翰逊空间中心等长期进行着发展空间低温流体管理技术的研究。自1969年7月到1972年12月，美国先后发射了阿波罗11号～17号载人飞船进行月球探收稿日期：2014-09-09；修回日期：2015-014)9基金项目：低温推进剂在轨贮存与管理技术研究(060301)作者简介：朱洪来(1980一)，男，博士，工程师，研究方向为低温推进剂空间应用技术。E-mail：hlz

8、hu0001@163．com14载人航天第21卷测中低温贮箱主要作为氢氧燃料电池燃料_2J。1973年，美国发射了空间实验