[发明专利]一种低温推进剂贮存技术地面试验系统

说明书

本发明涉及一种低温推进剂贮存技术地面试验系统，包括真空罐，用于提供不同的真空环境或常压环境；试验贮箱，置于真空罐中，并位于红外灯之间；若干加热带，沿试验贮箱的高度方向均匀分布，用于模拟低温推进剂的热分层现象；红外灯，用于提供外热流；低温推进剂加注模块，在试验前，为试验贮箱中加注低温推进剂；热力学排气模块，包括液体循环排气单元和制冷排气单元；蒸汽冷却屏模块，设置在试验贮箱和红外灯之间；检测控制模块，包括上位机、控制器、若干贮箱温度传感器及液位传感器，贮箱温度传感器用于测量试验贮箱中低温推进剂的温度，液位传感器用于测量试验贮箱中低温推进剂的液位。与现有技术相比，本发明功能全面。

技术领域

本发明属于低温推进剂空间在轨贮存技术领域，尤其是涉及一种低温推进剂贮存技术地面试验系统。

背景技术

随着深空探测任务，特别是未来载人探月计划的开展，低温推进剂(如液氢、液氧、甲烷等)不但要满足运载火箭发射阶段短时间使用，而且要适应未来长时间在轨任务的需求。但是低温推进剂沸点低，空间环境中恶劣的热环境会引起低温推进剂的大量蒸发，这样就不得不涉及到低温推进剂的长期在轨储存技术，通过对贮箱进行绝热、防辐射措施、有效的热交换和合理的压力控制，将蒸发量控制在一定的范围。

低温推进剂长期储存技术是我国航天事业后续发展的支撑性关键技术，是一项复杂的系统工程，由于低温推进剂的低沸点、空间复杂的热环境和微重力环境，给该项技术的实现带来了很大的困难，低温推进剂贮箱的热防护和压力控制是两个关键的方面。

从中国航天大国的地位和未来深空探测技术发展趋势方面考虑，需要一种地面试验系统用于开展低温推进剂蒸发量控制技术研究，推动我国低温推进剂在轨贮存技术的发展。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种低温推进剂贮存技术地面试验系统，能够精确模拟外部环境，如空间真空、低温和空间外热流环境，通过系统切换，实现对低温推进剂长期贮存中，变密度复合绝热材料、热力学排气系统(TVS)、蒸汽冷却屏技术等各项关键技术试验验证。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种低温推进剂贮存技术地面试验系统，包括：

真空罐，用于提供不同的真空环境或常压环境；

试验贮箱，置于所述真空罐中，并位于所述红外灯之间，所述试验贮箱的外壁包裹有绝热层；

若干加热带，沿所述试验贮箱的高度方向均匀，用于模拟低温推进剂的热分层现象；

红外灯，位于所述试验贮箱的两侧，用于提供外热流；

低温推进剂加注模块，在试验前，为所述试验贮箱中加注低温推进剂；

热力学排气模块，包括液体循环排气单元和制冷排气单元，所述液体循环排气单元从试验贮箱中抽取低温推进剂，通过换热器形成分散射流喷出，与试验贮箱内的低温推进剂混合，消除热分层，使整个试验贮箱的低温推进剂温度降低，压力下降，同时上层低温推进剂温度降低，气枕温度也随之降低，压力下降，压力下降到设定值后，液体循环排气单元停止工作，直到压力再次升高，液体循环排气单元再次开启；所述制冷排气单元在试验贮箱内压力升高到设定的最高压力时，试验贮箱中的部分低温推进剂通过所述制冷排气单元气化、降温后，进入所述换热器的气侧，试验贮箱中的另一部分低温推进剂进入所述换热器的液侧，发生热量交换后，气侧的气体温度升高，排出试验贮箱，液侧的低温推进剂温度降低，进入试验贮箱；

蒸汽冷却屏模块，设置在所述试验贮箱和红外灯之间，用于将试验贮箱中蒸发的气体再利用；

检测控制模块，包括上位机、控制器、若干贮箱温度传感器及液位传感器，所述贮箱温度传感器用于测量试验贮箱中低温推进剂的温度，所述液位传感器用于测量试验贮箱中低温推进剂的液位，所述上位机通过控制器接收所述温度和液位，并发出控制指令通过控制器控制所述低温推进剂加注模块、热力学排气模块及蒸汽冷却屏模块工作。