在轨贮存技术地面原理试验系统研制及其热力排气系统工作能力测试

热力排气系统(TVS)可在微重力环境下实现低温贮箱压力的有效控制，在低温推进剂在轨贮存技术中具有应用前景。为了深入研究热力排气系统、被动绝热、蒸汽冷却屏等多项技术的耦合运行规律，设计并搭建了以液氮为模拟介质的在轨贮存技术地面多功能原理验证试验系统。本文将通过净蒸发量测试、消除热分层测试及控压实验测试来介绍该系统的热力排气功能的实现情况。分析低温贮箱的自增压过程特性，获得贮箱热分层规律；在单个热力排气控压周期内检验TVS消除热分层和消降压力的效果；对比分析基于压力反馈和基于压力+液体温度反馈这两种控制策略的控压特点，从介质损失率的角度评估两种控制策略的优劣。结果表明，贮箱热分层主要出现在气枕区的轴向上，形成于气枕的等容加热期，而热力排气系统能有效消除热分层并消降贮箱压力；压力反馈策略能够通过节流换热的方式减缓液体温度上升，但是贮存流体损失相对较多；而压力加温度反馈策略可实现短期贮存流体零损失。