郭 斌 赵建福 李 凯,3) 胡文瑞

∗(中国科学院大学工程科学学院，北京 100049)

†(中国科学院力学研究所微重力重点实验室，北京 100190)

∗∗(中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室，北京 100190)

引言

以液氢为代表的低温推进剂在航天领域有着广泛的应用，但是因为其沸点低、易蒸发的特性，在地面停放、发射过程以及在轨运行等各个阶段都极易发生汽化，引起储罐内部热分层和自增压，进而威胁飞行器系统结构安全.在轨运行期间，推进剂储罐会受到各种空间辐射的影响，比如太阳辐射、地球反照热外流、地球红外辐射热流以及空间黑背景辐射热流等等.这些热源的存在都会使得推进剂储罐因受热不均匀在局部发生汽化现象.传统的排气方法能有效降低储罐内部压强，但一定程度上造成了推进剂的浪费，使发射成本增加，同时制约飞行器运载能力，不利于长期在轨飞行及深空探测活动.20 世纪末，美国NASA 的研究者提出了零蒸发存储(zero boil-off,ZBO)的概念.ZBO 技术是通过将被动绝热技术与主动制冷技术有机结合起来，实现低温推进剂无损储存的技术，其中被动绝热技术主要是使用绝热材料减少外部热量的渗入.Hastings 等[1]发现对于需要长期在轨运行的储罐而言，单纯使用被动绝热技术会增加储罐质量，进而降低航天器的灵活性，因此在使用绝热材料的基础上尝试主动制冷技术的运用对于长期航天探索工程具有重要意义.主动制冷技术主要有两……