于洋 丁凤林 宗光华

（1 北京航空航天大学机器人研究所，北京100191）（2 北京控制工程研究所，北京 100190）

1 引言

通过推进剂的在轨加注可以延长航天器的在轨时间，进而提高其机动能力和执行任务的灵活性［1－3］。俄罗斯、美国等航天大国从20世纪70年代开始在轨加注技术的研究，20世纪80年代开始在航天器上进行在轨加注试验［4－5］。我国的在轨加注研究开展较晚，尚处于起步阶段，从2007年开始在轨加注方面的研究，开展了推进剂在轨加注的数值模拟和地面试验等相关研究［6－7］。

推进剂在轨加注系统由加注贮箱，被加注贮箱，加注管路和控制阀门等组件构成。其中加注管路中最重要的组成部分是超声波流量计（Ultrasonic Flow Meter，UFM），它实时显示加注管路中的推进剂流量信息，对计算加注贮箱和被加注贮箱的推进剂总量和监测在轨加注过程起着至关重要的作用。

静止轨道卫星（GEO）和低轨道卫星（LEO）在寿命即将结束时，需要离开原来的运行轨道，这就对推进剂剩余量测量的准确性和可靠性提出了更高的要求。准确的寿命预测可以使卫星的更新换代更加经济有效，并且能够减少航天器的发射数量，提高经济效益。荷兰Bradford Engineering BV 公司为欧洲航天局研制的超声波流量计，其在LAE 点火阶段（80～150g／s）的地面精度高达全量程的0.05%，已完成欧洲大型卫星平台AlphaBus的资格检查测试［8］。目前国内外对于微重力条件下的推进剂剩余量测量多采用簿记法（Book Keeping）和理想状态方程法（PVT），这两种方法的测量误差均大于2%，长寿命航天器使用这两种方法得出的飞行寿命不确定性非常大，不能满足航天器寿命精确预测的要求。……