文 献 综 述
- 课题背景及研究的目的和意义
低温推进剂是指在地面和空间使用环境温度下不可贮存、只有在极低环境温度下才能在贮箱内长期保持液态的推进剂，它属于常温下极难贮存的推进剂。液氟、液氧和液氢都是低温推进剂[1]。低温推进剂由于其比冲高、无毒无污染，是载人月球探测、火星探测和更远距离深空探测的首选推进剂。随着航天技术的发展，远程载人飞行，建立空间站、中继站，以及深空探测等对低温推进剂的用量都大幅提高[2]。但是，低温推进剂在贮箱中的长期贮存和在轨加注目前都存在着较大的技术难度。
对在轨航天器而言，当推进剂消耗殆尽后，便失去在轨机动能力，这通常意味着航天器的寿命达到了终点。在轨加注可以延长卫星寿命、增加机动能力，是高效、廉价应用太空的基础，具有广阔的应用前景。推进剂量测量是在轨加注的一项关键技术，准确测量贮箱内推进剂量可为确定在轨加注时机和需要加注的推进剂量提供参考[3]。因此，需要寻求一种精确可靠，能在微重力甚至零重力下测量贮箱内推进剂余量的方法。
二、微重力条件下推进剂余量测量研究现状
到目前为止，测量微重力下液体推进剂余量主要有如下几种方法：
- 薄记法
簿记（BK）法[4]需要对航天器在耗尽推进系统推进剂的每一次运行过程中的运行和测距进行仔细观察。利用已知或估计的推进器运行时间、推力、比冲和羽流阻力，可以计算出每个运行过程使用的推进剂量。计算出油耗和初始装载量后。剩余推进剂量就可以计算。由于簿记法使用了在工作寿命内预测的推进剂量的累积，与剩余推进剂计算有关的误差也会在工作寿命内累积。
（二）气体定律法
气体定律（PVT）法[5]是根据遥测卫星上的液体推进剂贮箱内气体（挤压气体和饱和蒸汽两者共存）的压力和温度数据，利用气体状态方程计算出贮箱内气垫体积，再由贮箱总体积和液体密度计算出箱内液体推进剂体积和质量。其基本控制方程为：
,,
式中：，，，，，分别为箱内气体的体积、质量、气体常数、气体压缩因子、温度和压力；，，分别为箱内液体体积、质量和密度；为贮箱总体积。PVT法需要使用高压罐、阀门和多个温度和压力传感器。伴随着各传感器套件的组合而出现的组合误差降低了总体不确定度预估的技术参数的精度，并使之复杂化[6]。
