卫星液体推进剂剩余量测量的热力学模型及其应用

通过对气体注入压力激励法测量卫星液体推进剂剩余量装置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讨论，并在此基础上给出了两种模型在实际测量中的应用模式。

卫星液体推进剂剩余量测量地面模拟试验

介绍了气体注入压力激励方法测量卫星液体推进剂剩余量地面模拟试验 ;给出了包括温度、压力变化特性 ,采样数据选择 ,试验结果等方面的详细情况 ;常规模型模拟测量结果表明 ,可以实现不确定度小于贮箱总体积 1 .0 %的高精度测量。

测量液体推进剂剩余量的体积激励法

首先给出了以贮箱内气体为对象的一般热力学测量控制方程,完成气体及液体体积的计算;以贮箱系统为研究对象,建立了系统处于等温、绝热及非等温条件下的热力学模型,考虑了气体与液体、贮箱壁的传热传质等因素,得出了比较理想的测量模型。其次,对影响测量的系统误差进行了分析,建立了各种影响因素的误差模型,并提出了相应的修正措施。然后,给出了在现有技术水平下测量的最大误差,结果表明测量误差在贮箱总体积的1%以内。最后,对激励频率、体积改变量大小及测量设备等相关应用技术问题进行了分析讨论与合理设计。体积激励法是一种可满足测量精度和耗能要求的良好方法。

有机结合 PVT 和 BK 法以降低测量卫星液体推进剂的不确定度

提出了一种ＰＶＴ和ＢＫ有机结合以降低卫星液体推进剂测量不确定度的新方法，通过分析说明了当应用高精度高分辨压传感器测量压力时，卫星寿命末期推进剂测量不确定度可降低到贮箱总体积的２％以下。

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。

一种测量卫星液体推进剂的组合方法

提出并讨论了一种实现在轨卫星液体推进剂剩余量高精度测量的原理性方法。该方法基于推进剂消耗产生的自激励效应，利用配置在贮箱上的温度、压力传感器和推进剂管路上的流量计等数据测量设备，即可进行推进剂剩余量测量。

基于并联贮箱结构的卫星推进剂剩余量测量方法

星上推进系统推进剂剩余量测量是卫星在轨管理的重要工作,事关卫星剩余寿命估计和离轨时机的选择,对于提高卫星效率具有重大的意义.中国现有的推进剂剩余量计算方法只适用于传统的双贮箱结构,不适用于桁架式卫星平台的多贮箱并联结构,为此必须开发新的计算方法,同时提高计算精度.比较多种推进剂剩余量测量方法,重点论述两种可用于并联贮箱结构的测量方法.

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 %。

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。

热容法测量推进剂剩余量的地面试验

热容法作为一种新的推进剂剩余量测量方法,由于具有实施方便、测量精度高等优点,适用于卫星在轨寿命末期的推进剂测量.为了验证热容法的可行性,考察热容法的测量精度,并对星上热容法方案给出实施建议,对某贮箱进行了热容法试验验证研究.在不同加热工况下,对不同试液装填量进行试验,采集不同测温点的热响应数据,通过对试验数据的分析,得出了热容法的测量精度,验证了热容法的可行性,并且提出了具体的实施建议,为热容法的后续在轨应用提供参考.

载人飞船推进剂剩余量在轨直接测量技术

在载人航天工程交会对接任务中,基于对载人飞船推进剂剩余量在轨实时高精度测量需求的背景,采用理论分析和试验验证相结合的方法,研究了剩余量直接在轨测量技术原理、影响测量精度的因素及解决措施等问题。研究表明,在轨推进剂剩余量直接测量系统方案具有易于实现,测量精度高,同时能够实时、直观反映系统中各贮箱推进剂消耗情况等特点。

基于体积激励法的推进剂剩余量测量研究

卫星推进剂剩余量的准确测量技术,是航天领域长期的技术难题.体积激励法是一种高精度的推进剂剩余量测量方法,具有重复性好、可靠性高、耗能低等特点,在卫星贮箱推进剂剩余量的精确测量中具有广泛应用前景.本文在介绍体积激励法基本原理的基础上,分析得出低频激励(<0.1 Hz)有利于提高测量精度.研制了地面验证原理样机,完成了低频激励对测量结果影响的地面试验验证.在此基础上,设计研制了真实推进系统推进剂剩余量测量的试验样机.试验结果表明,对真实推进系统中的贮箱采用低频激励(约0.05 Hz),体积激励法测量可重复性能达到0.38%、测量精度能达到0.6%,能够实现推进系统中推进剂剩余量的精确测量.

基于热容法测量的卫星推进剂剩余量仿真分析

热容法是具有主动热源输入的卫星推进剂剩余量测量方法,该方法是通过在贮箱表面安装特定功率加热片同时获取测点温度变化数据的方式推算推进剂剩余量.为获得微重力环境下准确的热分析模型,针对板式贮箱在轨环境下的气液分布特点,基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对贮箱热容法进行数值仿真,研究不同加速度条件、填充比与测点位置对热容法精度的影响.结果表明,在微重力环境下,推进剂受微重力影响沿导流板向上爬升,推进剂浸润的贮箱壁面面积更大,从而导致贮箱的温度分布与地面工况存在明显差异.通过研究发现,在微重力工况下,当测点分布于远离热源处时,测点的温度分辨率更高,热容法的测量精度更高.