一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置的制作方法

本发明涉及一种推进剂管理装置，具体涉及一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置。

背景技术：

微重力条件下，飞行器在变轨或姿态调整过程中，贮箱内高压气体-液体推进剂界面会发生剧烈变化，如液体推进剂会形成大量液滴，悬浮于气体中，从而给飞行器液体燃料供给安全及推进剂剩余量准确测量带来重大的影响。如采用热激励法测量贮箱内推进剂剩余量时，推进剂的晃动或飞溅改变了贮箱内的气液分布，导致测量精度下降。因此，对飞行器贮箱内液体推进剂的高效管理对飞行器在轨飞行安全性、稳定性及寿命预测具有重要意义。

现有的推进剂管理装置在贮箱内的位置固定，能够将贴壁的液体推进剂汇聚至贮箱的特定区域，实现对液体推进剂的管理。但无法高效捕获与控制飞行器变轨产生的悬浮液体推进剂。另外，由于贮箱内液体推进剂的化学性质活跃，无法使用基于电力驱动的推进剂管理装置。因此，亟需发展一种新型高效的液体推进剂管理装置，捕获微重力条件下悬浮的液体推进剂，实现气液界面的高效控制。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，具有安全性高、效率高、自适应等优点，在航空航天、深空探测、国防军事等领域，具有巨大的应用潜力。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，该装置由设置在飞行器贮箱5内的转轴1、上轴承2、下轴承3、叶片式筛网4和储液器6组成；储液器6固定在飞行器贮箱5内下壁面上；上轴承2和下轴承3分别固定在飞行器贮箱5内上壁面和储液器6上；上轴承2和下轴承3间连接转轴1，上轴承2和下轴承3为转轴1提供支撑作用；多个不同质量的叶片式筛网4固定在转轴1上，在转轴1径向方向上，不同质量的叶片式筛网4形成的整体叶片式筛网结构的质心与转轴1的质心不重合；飞行器在微重力条件下进行变轨机动时，在惯性的作用下，推进剂自适应管理装置会因力矩不平衡而自发可控转动，多个不同质量的叶片式筛网4扫过飞行器贮箱5内部空间，从而捕获飞行器贮箱5内因飞溅悬浮的液体推进剂，在叶片式筛网4表面张力的作用下，被捕获的液体推进剂汇入储液器6中，从而实现对飞行器贮箱内推进剂气液界面的有效控制。

通过对不同的叶片式筛网4质量的设计，使得推进剂自适应管理装置在飞行器机动时能够因惯性作用而自发转动。

通过叶片式筛网4结构与阻力设计，使得叶片式筛网4转动可控，不会剧烈扰乱高压气体-推进剂气液界面分布。

和现有技术相比较，本发明具有如下优点：

1)安全性高。本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，在不使用外加电力驱动的条件下即可实现推进剂管理装置的转动，可有效保证贮箱内液体推进剂安全；

2)效率高。本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，通过多个叶片式筛网结构的同时旋转，扫过贮箱内部区域，捕获悬浮的液体推进剂，从而高效控制贮箱内的气液界面；

3)自适应。本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂管理装置，可在飞行器机动时由于惯性作用而发生自适应旋转，无需额外操控。在频变轨飞行器，如空天飞机、频变轨卫星等平台有着巨大的应用潜力。

附图说明

图1为本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置主视图。

图2为本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置主视图横向剖视图。

图3为本发明提出的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置工作过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

如图1和图2所示，本发明一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，该装置由设置在飞行器贮箱5内的转轴1、上轴承2、下轴承3、叶片式筛网4和储液器6组成；上轴承2和下轴承3分别固定在贮箱5上壁面和储液器6上；储液器6固定在贮箱5下壁面上；上轴承2和下轴承3间连接转轴1，上轴承2和下轴承3为转轴1提供支撑作用；多个不同质量的叶片式筛网4固定在转轴1上，不同质量的叶片式筛网4具有不同的质量分布，在转轴1径向方向上，不同质量的叶片式筛网4形成的整体叶片式筛网结构的质心与转轴1的质心不重合。

如图3所示，飞行器在微重力条件下进行变轨机动时，导致液体推进剂飞溅，在惯性的作用下，推进剂自适应管理装置会因力矩不平衡而自发可控转动。多个不同质量的叶片式筛网4扫过飞行器贮箱5内部空间，从而捕获飞行器贮箱5内因飞溅悬浮的液体推进剂。在叶片式筛网4表面张力的作用下，被捕获的液体推进剂汇入储液器6中，从而实现对飞行器贮箱内推进剂气液界面的有效控制。

所述叶片式筛网4固定在转轴上，通过对不同的叶片式筛网4质量的设计，使得推进剂自适应管理装置在飞行器机动时能够因惯性作用而自发转动。

所述叶片式筛网4的转动可通过结构或阻力设计进行有效控制，不会剧烈扰乱高压气体-推进剂气液界面分布。

下面以一实施例说明本发明的推进剂管理装置及方法：

以捕获频繁变轨飞行器贮箱内产生的悬浮液体推进剂为例，飞行器进行变轨过程中，或变轨后进行突然机动时，由于不同的叶片式筛网4具有不同的质量，在惯性的作用下，推进剂自适应管理装置会因力矩不平衡而使得不同的叶片式筛网4围绕转轴1发生自适应转动。通过结构与阻力设计，使不同的叶片式筛网4转动可控，扫过飞行器贮箱5内部空间，从而捕获飞行器贮箱5内悬浮的液体推进剂。在叶片式筛网4表面张力的作用下，被捕获的液体推进剂汇入储液器6中，从而实现对飞行器贮箱内推进剂气液界面的有效控制。

综上，本发明具有安全性高、效率高、自适应等优点，在航空航天、深空探测、国防军事等领域，具有巨大的应用潜力。

技术特征：

1.一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，其特征在于：该装置由设置在飞行器贮箱(5)内的转轴(1)、上轴承(2)、下轴承(3)、叶片式筛网(4)和储液器(6)组成；储液器(6)固定在飞行器贮箱(5)内下壁面上；上轴承(2)和下轴承(3)分别固定在飞行器贮箱(5)内上壁面和储液器(6)上；上轴承(2)和下轴承(3)间连接转轴(1)，上轴承(2)和下轴承(3)为转轴(1)提供支撑作用；多个不同质量的叶片式筛网(4)固定在转轴(1)上，在转轴(1)径向方向上，不同质量的叶片式筛网(4)形成的整体叶片式筛网结构的质心与转轴(1)的质心不重合；飞行器在微重力条件下进行变轨机动时，在惯性的作用下，推进剂自适应管理装置会因力矩不平衡而自发可控转动，多个不同质量的叶片式筛网(4)扫过飞行器贮箱(5)内部空间，从而捕获飞行器贮箱(5)内因飞溅悬浮的液体推进剂，在叶片式筛网(4)表面张力的作用下，被捕获的液体推进剂汇入储液器(6)中，从而实现对飞行器贮箱内推进剂气液界面的有效控制。

2.根据权利要求1所述的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，其特征在于：通过对不同的叶片式筛网(4)质量的设计，使得推进剂自适应管理装置在飞行器机动时能够因惯性作用而自发转动。

3.根据权利要求1所述的一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，其特征在于：通过叶片式筛网(4)结构与阻力设计，使得叶片式筛网(4)转动可控，不会剧烈扰乱高压气体-推进剂气液界面分布。

技术总结
一种飞行器贮箱内推进剂自适应管理装置，储液器固定在飞行器贮箱内下壁面上；上轴承和下轴承分别固定在飞行器贮箱内上壁面和储液器上；上轴承和下轴承为转轴提供支撑；多个不同质量的叶片式筛网固定在转轴，在转轴径向方向上，不同质量的叶片式筛网形成的整体叶片式筛网结构的质心与转轴的质心不重合；飞行器微重力条件下变轨机动时，在惯性的作用下，推进剂自适应管理装置会因力矩不平衡而自发可控转动，多个不同质量的叶片式筛网扫过飞行器贮箱内部空间，从而捕获飞行器贮箱内悬浮的液体推进剂，在表面张力的作用下，被捕获的液体推进剂汇入储液器中，从而实现对飞行器贮箱内推进剂气液界面的有效控制。具有安全性高、效率高、自适应等优点。

技术研发人员：范亮亮;赵亮;刘琪;郑友友;梁燕;赵宏
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2020.06.10
技术公布日：2020.09.18