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表面张力贮箱是卫星姿、轨控推进系统的重要组成部分,其功能是为推进系统贮存、管理和供应推进剂。推进剂管理装置(PMD)的设计是表面张力贮箱设计的重要内容。PMD是一种被动管理装置,没有活动部件,可以在整个飞行任务过程中将不含气体的推进剂输送到贮箱出口。PMD中液体推进剂的所有流阻之和在任何情况下均小于筛网的泡破点值,是保证该装置在空间正常运行的基本要求。 本文基于微重力流体力学及计算流体力学等相关理论,建立了一套集设计、仿真和试验为一体的通道式表面张力贮箱研制方法。首先,根据微重力环境下的毛细现象及气液界面的平衡与稳定,明确了表面张力贮箱的工作原理、研制流程和技术路线;通过落塔试验和基于微重力流体力学的数值仿真分析,得出了表面张力贮箱在微重力下的液体静平衡状态与重定位过程,从而确定了贮箱 PMD的结构方案;再通过流体力学计算模型的建立最终确定通道的尺寸和筛网面积;同时对贮箱整体结构进行了有限元分析,验证了贮箱的力学环境适应性和结构布局的合理性。 最后,针对贮箱在进行加注状态下的力学环境试验中内芯液通窗口处表面张力网局部撕裂现象,以及在进行液压强度试验过程中气阱焊缝开裂问题,通过减小通道窗口面积、改进壳体液端结构和气阱焊接结构,提高贮箱的可靠性。