[发明专利]一种航天器推进剂管理方法

说明书

本发明涉及一种航天器推进剂管理方法，该方法首次提出在推进剂贮箱中设置起动篮装置，通过其蓄留与再充填，满足航天器多次起动推进剂管理需求，起动篮装置采用外框和排气管的结构设计，通过外框将推进剂蓄留在其内部，通过排气管将外框内的气体排出，实现推进剂的多次充填，进而满足发动机多次起动要求；同时本发明还对外框与排气管的结构形式进行优化设计，本发明方法适用于空间微重力环境下多次起动航天器的推进剂管理方法，保证贮箱出液不夹杂气体的同时，避免消耗过多的姿控推进剂用于沉底，同时降低航天器结构重量。

技术领域

本发明涉及一种航天器推进剂管理方法，特别是空间多次起动航天器，属于推进剂管理技术领域。

背景技术

对于运载火箭、卫星等航天器，需要完成变轨、轨道调整或位置保持，要求在微重力环境下多次起动，存在液体推进剂的管理问题。推进剂管理是航天器处于滑行、冷分离和其它失重情况下必须考虑的问题，主要保证贮箱内气液分离，使贮箱排气可靠进行和推进剂可靠沉底，避免贮箱为发动机供给的推进剂中夹杂气体。

目前运载火箭及卫星主要采用“挤压式”、“沉底式”和利用表面张力原理的推进剂管理装置(PMD)三种空间微重力条件下液体推进剂的管理方法。

挤压式的推进剂管理方法是在贮箱内有一层橡胶膜或者金属膜，利用高压气体通过这层膜挤压推进剂，按要求将推进剂输送到发动机。它的优点是挤出效率高、工作可靠、能在各种不利加速度下正常工作。但是也存在不少问题，例如橡胶膜与推进剂的相容问题、金属膜疲劳问题以及低温推进剂问题等等，结构质量也相对较大。它不适用于大型运载火箭，早期曾用于卫星上，现在不多见，只是在航天器或运载器的姿控发动机系统中采用这种液体推进剂的管理方法，属于主动式推进剂管理方法。

沉底式推进剂管理方法是利用小型火箭发动机、推力器或姿控发动机的推力将推进剂沉在贮箱出流口，保证发动机推进剂的供应，属于半被动式推进剂管理方法。这种管理方式工作可靠，但需要消耗推进剂或高压气瓶中的气体产生沉底推力，减少了有效载荷质量。尤其是对于需要在空间多次起动的航天器，采用沉底式推进剂管理方法将消耗过多的姿控推进剂，降低航天器的运载能力。

利用表面张力原理的推进剂管理装置是利用微重力环境下液体表面张力的特性，设计的一种无源的推进剂管理装置，属于被动式推进剂管理方法。其优点是可靠性高(无源)、与推进剂相容性好，在卫星上得到广泛的应用，但对于推进剂加注量较大的航天器，由于贮箱尺寸较大，如果采用贮箱全管理方案，贮箱管理装置重量将很大，导致航天器结构质量大幅增加，降低航天器的运载能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种航天器推进剂管理方法，该方法适用于空间微重力环境下多次起动航天器的推进剂管理方法，保证贮箱出液不夹杂气体的同时，避免消耗过多的姿控推进剂，同时降低航天器结构重量。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种航天器推进剂管理方法，通过推进剂贮存与输送系统实现，所述推进剂贮存与输送系统包括贮箱、起动篮装置和输送管，所述贮箱的腔体底部设有起动篮装置，起动篮装置包括外框和排气管，所述外框为一端开口的腔体结构，腔体结构的顶部和侧壁分布第一通孔，腔体结构的开口端与贮箱底部连接，所述排气管设置在外框顶部，用于将外框内的气体排出；所述输送管与贮箱底部连通；

具体实现步骤如下：

步骤(一)、将推进剂通过贮箱底部安装的输送管加注到贮箱中，完成地面推进剂加注，地面推进剂加注完成后，起动篮装置中全部为液体推进剂；

步骤(二)、当航天器发动机需要点火时，发动机上的阀门打开，贮箱内起动篮装置中的液体推进剂在贮箱压力作用下，通过输送管输送至发送机，发动机进行点火；