严 天 ，王 磊 ，2*，王娇娇 ，黄晓宁 ，马 原 ，2，厉彦忠 ，2

（1.西安交通大学制冷与低温工程系，西安 710049；2.航天低温推进剂技术国家重点实验室，北京 100028）

0 引言

在我国未来航天战略布局中，月球探测及其他深空探测将成为主要攻关方向[1]。深空探测任务的顺利开展要求火箭具备长时间在轨运行及变轨能力。低温液氢、液氧推进剂具有高比冲、无毒无污染等优点，将在探测中扮演重要角色。已有研究指出[2]，低温推进剂长期在轨存储与管理技术是未来航天任务发展的重要支撑技术之一。与常重力不同，在轨重力影响变弱时涉及多种弱力的综合作用，如气液黏性力、液体表面相对增强的张力等。因此在推进剂管理中，必须考虑低温推进剂在轨时的运行特性及规律。在轨期间，飞行器须完成的多次变轨、姿态调整和气液分离过程，表征为多种激励形式，包括轴向变过载、侧向激励、慢旋等。如不对推进剂行为加以控制，将导致贮箱底部管路口暴露，气体进入发动机，对飞行器的稳定产生不利影响。同时箱内液体晃动和气液相分布紊乱也不利于姿轨控制。因此，有必要对在轨状态下推进剂受激励后的动力学特性进行分析研究，掌握其规律，从而为推进剂管理设计及安全防护提供理论支撑。

对于推进剂晃动问题，国内外已有学者采用理论分析、数值模拟和实验测量等不同方法开展了相关研究。理论研究领域，Abramson[3]和Dodge[4]提出了用单摆和弹簧振子两种等效力学模型来分析容器内的流体晃动特征，并通过数学方法分析预测了流体动力学行为。……