東方紅五號衛(wèi)星公用平臺首飛成功,我國自主研制新產(chǎn)品在軌表現(xiàn)出色，其中，中國航天科技集團(tuán)五院502所的衛(wèi)星燃料高效利用技術(shù)更是實(shí)現(xiàn)了從跟跑到領(lǐng)跑的跨越。據(jù)悉，新一代板式貯箱實(shí)現(xiàn)了對燃料的“全管理”；燃料擠出效率達(dá)到99.85%，世界領(lǐng)先；國際首次實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星燃料流量的在軌直接測量；燃料平衡排放控制精度優(yōu)于0.5%。這些都是實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星燃料高效利用的關(guān)鍵。

502所的衛(wèi)星燃料高效利用技術(shù)包括新一代板式表面張力貯箱、高精度空間超聲波流量計(jì)、燃料高精度平衡排放技術(shù)等 “黑科技”。作為通用技術(shù)，其對于提升我國航天器性能，加快航天強(qiáng)國建設(shè)具有重大支撐意義。

由于太空是微重力環(huán)境，衛(wèi)星貯箱內(nèi)的燃料和用來壓出燃料的增壓氣體處于混合懸浮狀態(tài)，要實(shí)現(xiàn)對強(qiáng)腐蝕燃料在貯箱內(nèi)的準(zhǔn)確定位、有效分離和精確測量非常困難。以往由于國內(nèi)大容量貯箱全管理技術(shù)尚未突破，貯箱只能采用上下分艙設(shè)計(jì)，在微重力環(huán)境下僅能夠?qū)A箱下半艙的燃料進(jìn)行管理，“不受控”的燃料始終待在貯箱上半艙里成為“呆重”而無法利用，燃料剩余量只能采用間接方法評估，不能直接測量，造成衛(wèi)星壽命終止時(shí)間預(yù)測誤差較大。

502所科研人員歷經(jīng)十余年的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以“實(shí)現(xiàn)對每一滴燃料的高效利用”為目標(biāo)，創(chuàng)新開發(fā)一系列新技術(shù)。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的板式表面張力貯箱實(shí)現(xiàn)了懸浮狀態(tài)的氣液有效分離和傳輸，實(shí)現(xiàn)了燃料管控能力由半管理到全管理的重大跨越，即衛(wèi)星所攜帶的燃料將可以實(shí)現(xiàn)近乎100%的利用。

▲微重力條件下燃料管控試驗(yàn)

為了實(shí)時(shí)掌握燃料使用情況，針對燃料具有強(qiáng)腐蝕性而難以精準(zhǔn)測量流量的問題，502所還研制了衛(wèi)星版“水表”。該“水表”利用超聲波穿透管壁對燃料使用量進(jìn)行非接觸測量，利用超聲波發(fā)射和接收的時(shí)間差來測量燃料的流速，這個(gè)時(shí)間差的時(shí)間分辨率據(jù)悉達(dá)到了億萬分之一秒,相當(dāng)于光傳播0.3米距離的時(shí)間。以此為依托502所發(fā)展了平衡排放技術(shù)，實(shí)時(shí)精確調(diào)整對應(yīng)的兩個(gè)貯箱燃料的排出量，平衡排放控制精度優(yōu)于0.5%，在國際上也處于領(lǐng)先水平，這對于保證衛(wèi)星安全和延長衛(wèi)星壽命具有重要意義。

▲高精度空間超聲波流量計(jì)