作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2020/1/9 16:42:12
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东方红五号公用平台实现燃料高效利用

微重力条件下燃料管控试验

微重力条件下燃料管控试验

东方红五号卫星公用平台首飞成功,我国自主研制新产品在卫星平台上表现出色。记者19日获悉,由中国航天科技集团五院502所研发的卫星燃料高效利用技术,燃料挤出效率达到99.85%,处于世界领先地位。

据了解,由于太空是微重力环境,卫星贮箱内的燃料和用来压出燃料的增压气体处于混合悬浮状态,要实现对强腐蚀燃料在贮箱内的准确定位、有效分离和精确测量非常困难。

此前,由于国内大容量贮箱全管理技术尚未突破,贮箱只能采用上下分舱设计,在微重力环境下仅能够对贮箱下半舱的燃料进行管理,“不受控”的燃料有可能始终待在贮箱上半舱,成为“呆重”而无法利用,燃料剩余量也只能采用间接方法评估,不能直接测量,使得卫星寿命评估误差也比较大。

502所的卫星燃料高效利用技术包括新一代板式表面张力贮箱、高精度空间超声波流量计、燃料高精度平衡排放技术等 “黑科技”。新一代板式贮箱实现了对燃料的“全管理”;燃料平衡排放控制精度优于0.5%。此外,在东方红五号平台首发星上,还实现了国际首次卫星燃料流量的在轨直接测量。

502所相关技术人员表示,这些技术都是实现卫星燃料高效利用的关键;作为通用技术,其对于提升我国航天器性能,加快航天强国建设具有重大支撑意义。此项卫星燃料高效利用技术,实现了从跟跑到领跑的跨越。

据悉,502所科研人员历经十余年的关键技术攻关,以“实现对每一滴燃料的高效利用”为目标,创新开发一系列新技术。创新设计的板式表面张力贮箱实现了悬浮状态的气液有效分离和传输,实现了燃料管控能力由“半管理”到“全管理”的重大跨越,即卫星所携带的燃料将可以实现近乎100%的利用。

为了实时掌握燃料使用情况,针对燃料具有强腐蚀性而难以精准测量流量的问题,502所还研制了卫星版“水表”。该“水表”利用超声波穿透管壁对燃料使用量进行非接触测量,利用超声波发射和接收的时间差来测量燃料的流速,这个时间差的时间分辨率达到了亿万分之一秒。

以此为依托,502所发展了平衡排放技术,实时精确调整对应的两个贮箱燃料的排出量,平衡排放控制精度优于0.5%。该项成果可保证卫星安全和延长卫星寿命,在国际上处于领先水平。

 
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