增压速率对多孔金属筛网泡破压力影响的实验研究

马原, 孙靖阳, 厉彦忠, 汪彬, 李杨

(1.西安交通大学制冷与低温工程系, 710049, 西安; 2.上海宇航系统工程研究所, 201109, 上海)

针对液体推进剂系统,航天器在轨点火、推进剂在轨传输等过程均需要单相液体的稳定供给。微重力条件下,气液相分布具有很大的随机性,必须采取推进剂管理技术对贮箱内的气液相进行控制与管理,才能保障单相液体的稳定获取[1-2]。筛网式液体获取装置(LAD)能够有效利用表面张力和毛细作用实现液相推进剂的持续获取,对于流体物性、轨道环境、流量需求等因素的敏感度较低,已经广泛应用于常温推进剂的在轨管理,并被认为是低温推进剂最理想的气液分离与全液获取方法[3-4]。

图1给出了一种四通道筛网式LAD的结构示意图[5]。贮箱内均匀布置4个液体获取通道,通道近壁侧安装有一层多孔金属筛网,其他面为金属固壁。由金属细丝编制而成的筛网具有大量微米级孔隙,能够依靠表面张力和毛细作用引流液体进入通道汇集于出液口,同时对气体发挥阻隔作用,从而实现气液分离与单相液体的获取。

图1 筛网通道式LAD液体获取过程示意图[5]Fig.1 Schematic diagram of the liquid acquisition process of the screen channel LAD[5]

该装置的气体阻隔作用主要反映为金属筛网的泡破压力,泡破压力越大,气体阻隔能力越强[6]。早期,研究学者针对甲醇、水、硅油、氟利昂等多种常温流体开展了金属筛网泡破压力的实验研究[7-9]。随后,NASA研究人员先后对金属筛网在液氧、液态甲烷、液氮、液氢等低温流体内的泡破压力进行了实验研究,考察了筛网类型、流体温度、系统压力等因素对筛网泡破性能的影响规律[10-12]。……