低温液氙贮箱轻量化研究
2021-10-19杨鑫磊康慧芳余建榕顾森东丁夏琛张凌霄
真空与低温 2021年5期
杨鑫磊,康慧芳*,余建榕 ,顾森东,丁夏琛,张凌霄
(1.北京理工大学机械与车辆学院,北京 100081;2.兰州空间技术物理研究所,兰州 730000)
0 引言
离子电推进系统具有比冲高、寿命长等特点,适合应用于长寿命卫星的高精度位置保持和姿态调整等机动任务[1-2],已成为航天器推进技术的重要发展方向之一。电推进系统一般选用原子量高、熔点低、密度大、蒸气压和逃逸能低的气体作为推进剂[3]。氙气化学性质稳定,且相对于氦气和氩气等其他惰性气体具有更高的原子量和密度,在作为推进剂工质时,具有推比功大、比冲高和可控性好的优势,因此广泛应用于离子电推进系统中。液氙相比于氙气具有更大的密度,可满足大容量存储需求,且液氙存储相比于氙气更为安全。因此,液氙成为氙推进剂储存的主要方式。
电推进贮供单元是离子电推进系统中的重要组成部分,推进剂储存模块的质量占离子电推进系统的60%左右,液氙贮箱的轻量化设计可有效提高卫星的载荷运载能力,节约发射成本,是保证离子电推进系统长期稳定工作的重要环节。
目前,对液氙储存技术的研究已经设计了液氙零蒸发储存系统,并针对液氙在储存过程中箱内温度和压力的动态变化进行分析。杜旭等[4]设计了内外筒体均为OCr18Ni9材料的多层真空绝热双壁液氙贮箱,在液氙初始储存温度为165 K,压力为1.6 MPa的条件下,模拟了放置一年的液氙贮箱内温度及压力的动态变化,分析得出贮箱内液氙温度和压力均有较大幅度的上升。……
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