俄罗斯空间站推进剂补加程序分析

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1、第39卷第4期2013年8月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSl0NV01．39，No．4Aug．2013俄罗斯空间站推进剂补加程序分析江铭伟(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：补加程序是推进剂补加系统的关键技术之一，而目前也仅有俄罗斯有成功应用的经验。根据目前获取的资料，经过计算、仿真和论证，对俄罗斯空间站的补加系统进行了研究，分析了ATV对空间站进行推进剂补加的程序，初步得到了俄罗斯空间站推进剂补加的特点，可作为目前我国空间站方案论证期间补加程序的参考。关键词：空间站；推进剂补加系统；燃料补加程序中图分类号：V

2、476—34文献标识码：A文章编号：1672—9374(2013104—0008—05AnalysisofpropellantrefuelingprogramforRussianSpaceStationJIANGMing—wei(ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai2012，China)Abs悯et：Therefuelingprogramisoneofthekeytechnologiesofpropellantrefuelingsystem，forwhichonlyRussianshassuc

3、ceededinapplicationuntilnow．TherefuelingsystemofRussianSpaceStationwasresearchedonthebasisofmaterialonhand，calculation，simulationandargumentation．ThepropellantrefuelingprogramofATVforspacestationwasanalyzedinthispaper．ThepropellantrefuelingprogramofRussianSpaceStationwaspre

4、liminarilyobtained，whichcanbeusedasarefe-renceduringtheschemeargumentationofrefuelingprogramforChinesespacestation．Keyworda：spacestation；propellantrefuelingsystem；refuelingprogram0引言空间站的运行轨道一般在300—500km，受空气阻尼作用，每天轨道衰减100m左右，必须定期进行轨道提升和轨道维持，消耗大量的推进剂。发射空间站时一次性带足推进剂是不现实的，通过货运飞

5、船对空间站定期进行补加，是目前实现空间站长期在轨工作的必要手段。在空间站的补加领域，苏联(俄罗斯)无疑是最成功的代表，上个世纪，苏联独自发射了礼炮1号～7号与和平号的空间站，并成功完成了多次推进剂补加。目前国际空间站涉及补加的舱段均由俄罗斯独立完成，欧洲的ATV的补加模块则是全部购收稿日期：2012—10—30；修回日期：2013—01—25作者简介：江铭伟(1976一)，男，高级工程师，研究领域为空间飞行器推进系统第39卷第4期江铭伟：俄罗斯空间站推进剂补加程序分析9买俄罗斯的产品。由于俄罗斯对推进剂补加的技术资料控制较严，难以详细了解其补

6、加系统方案。本文根据前期获取的资料，进行了整理和计算分析，对俄罗斯的推进辟l加方案和补加程序进行了分析，希望对我国空间站的补加研究有一定的借鉴作用。俄罗斯空间站补加系统苏联首先在礼炮6和7号空间站上实现了推进剂的在轨补加，后续建成的和平号和国际空间站均采用了基本相同的补加方案。1986年发射的和平号，原设计运营时间为5年，但实际工作达15年之久，致使上世纪80年代末已装配、测试完成的和平号一2，也失去了飞行试验的机会⋯。礼炮号或和平号一2等地面装配好却没有发射的空间站只有分解，部分产品卖给了其他国家，在博物馆展出或作研究用。这些产品和飞行产品

7、的状态一致。图1是补加手控操作面板，而且应该是礼炮6和7号的补加手控操作面板，因为礼炮6和7号空间站上有6只膜盒贮箱，而和平号只有4只贮箱。图1所示的系统组成和管路连接关系能够比较清晰的反映俄罗斯的补加系统原理，和平号和国际空间站也继承了这个补加系统。目前在弗罗里达的科学与发现博物馆中，公开展览的还有一块补加操作面板，它是原和平号的备份空间站上的产品。结合其他资料进行分析，礼炮6号空间站推进及补加系统的主要特点为：1)推进系统属双组元恒压挤压推进系统；2)金属膜盒式贮箱6只，容积约230L，按氧燃分组，每种组元分为主备2组，贮箱前后均采用自锁

8、阀并联电爆阀进行管理；3)增压氮气瓶(12只)分为4组，4路气体成“井”字形，每路有高压自锁阀和减压阀；4)轨控发动机2台为再生冷却双向摇摆，单台推力3090N；5