宋涛 马云华 林长杰 梁军强 魏延明

（北京控制工程研究所，北京 100190）

1 引言

推进剂是保证航天器正常工作的基础，若推进剂耗尽，航天器就会结束工作寿命。对推进剂剩余量的精确估算是制定航天器工作计划的前提条件之一。对于地球静止轨道卫星来说，推进剂剩余量的高精度测量和推进剂耗尽时间的准确预报，对卫星管理、离轨和替换都具有非常重要的支持作用。

气体注入法测量的原理是通过向推进剂贮箱中注入一定质量的气体，使得贮箱的压力发生变化，基于气体质量守恒原理，根据气体的状态方程，利用注入前后的温度和压力数据，计算贮箱内的推进剂剩余量。气体注入法是动态的测量方法，相对于常规的在轨推进剂剩余量测量方法（压力-体积-温度（PVT）法[1-2]、记账（BK）[1]法）来说，其最大优势有两点：一是不依赖初始的推进剂剩余量结果，可以随时进行测量；二是能够对并联贮箱结构中的每一只贮箱进行单独测量。因此气体注入法的应用范围非常广泛，其测量精度也很高。

自20世纪90年代开始，国外航天器上开始应用气体注入法，其中休斯公司的专利——推进剂测量系统[3]（PGS）就是应用该原理进行测量的，并已应用于HS-601和HS-702卫星平台上。

2 测量原理

应用气体注入法的推进剂剩余量测量系统原理如图1所示，该系统由以下几个部分组成：

（1）高压气瓶。高压气瓶内充有高压氦气，可通过阀门控制，使得一部分气体进入贮箱。

（2）推进剂贮箱。贮箱是贮存推进剂的容器，贮箱内充有一定体积的氦气来保证压力。……