近壁防晃隔板对空间低温推进剂贮箱自增压过程的影响

1

作者 魏列 杜王芳 +2 位作者 何发龙 李凯 赵建福 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2025年第2期51-60,共10页

空间低温推进剂贮箱长时间在轨运行期间,往往因壁面漏热使得贮箱内低温推进剂持续蒸发,引起贮箱内压力不断升高(即自增压现象),危及贮箱及航天器安全。为防止液体大幅度晃动,大尺度的空间贮箱内部会设置防晃隔板,后者可能对贮箱内气液... 空间低温推进剂贮箱长时间在轨运行期间,往往因壁面漏热使得贮箱内低温推进剂持续蒸发,引起贮箱内压力不断升高(即自增压现象),危及贮箱及航天器安全。为防止液体大幅度晃动,大尺度的空间贮箱内部会设置防晃隔板,后者可能对贮箱内气液流动与传热产生明显影响。采用VOF方法数值模拟了近壁防晃隔板对贮箱内气液两相流动及其热力学过程的影响,以便揭示防晃隔板对贮箱自增压过程的影响机制。不同重力环境部分充液贮箱内有无近壁隔板情形中液体晃动与热力学特征的数值模拟结果表明:贮箱内液面形貌决定于Bond数,远大于1的Bond数条件下液面基本保持水平,而Bond数小于1时液面会沿贮箱壁面爬升;近壁防晃隔板能够显著减少贮箱内工质质心的波动幅度;当近壁防晃隔板位于液面下方时,能阻碍近壁区液体暖流的上升,使得近壁区的液面温度偏低,自增压速率明显低于无隔板贮箱。最后,基于对近壁防晃隔板尺寸影响的仿真分析和比较,给出了不同重力条件下近壁防晃隔板的推荐结构。研究结果可以为空间贮箱流体管理技术的方案设计提供有价值的参考。 展开更多

关键词 低温推进剂贮箱 自增压 近壁防晃隔板 微重力 数值模拟

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裂纹位置对推进剂贮箱壳体失效评定曲线的影响研究

2

作者 范凯 韩冲 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第4期486-494,共9页

为获取准确的临界裂纹尺寸2c_(c)以实现可重复使用推进剂贮箱LBB设计及评定,构建了2种裂纹类型5组典型裂纹位置的贮箱壳体失效评定曲线(FAC),并分析了裂纹位置对FAC的影响。结果表明:随着裂纹从圆柱段中心向封头移动(y的增加),2种裂纹... 为获取准确的临界裂纹尺寸2c_(c)以实现可重复使用推进剂贮箱LBB设计及评定,构建了2种裂纹类型5组典型裂纹位置的贮箱壳体失效评定曲线(FAC),并分析了裂纹位置对FAC的影响。结果表明:随着裂纹从圆柱段中心向封头移动(y的增加),2种裂纹类型壳体极限载荷PL均先保持不变,再显著增加,最后小幅增加,FAC总体上逐渐升高,壳体的安全性增加。工程上采用选择1和选择2曲线确定的临界裂纹尺寸2c_(c)仅能对极少数的载荷工况下特定裂纹位置的贮箱壳体进行准确的LBB分析。建立裂纹位置相关的FAC,可以提高贮箱壳体的结构完整性。 展开更多

关键词 失效评定曲线 推进剂贮箱壳体 裂纹 LBB分析 结构完整性

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贮箱内低温推进剂汽化过程的CFD数值仿真 被引量：12

3

作者 陈亮 梁国柱 +1 位作者 邓新宇 胡炜 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期264-268,共5页

为研究贮箱内低温推进剂相变对推进剂温度和贮箱压力的影响,对贮箱内的传热传质过程进行了仿真.仿真涉及的物理过程包括贮箱与外界环境的换热、推进剂的自然对流、推进剂与贮箱内壁面的换热以及低温推进剂的相变过程等.根据热力学平衡... 为研究贮箱内低温推进剂相变对推进剂温度和贮箱压力的影响,对贮箱内的传热传质过程进行了仿真.仿真涉及的物理过程包括贮箱与外界环境的换热、推进剂的自然对流、推进剂与贮箱内壁面的换热以及低温推进剂的相变过程等.根据热力学平衡原理建立了低温推进剂相变模型,使用CFD(Computational Fluid Dynamic)方法对处于地面常压停放状态的液氢贮箱进行了450 s的仿真.研究表明随着贮箱壁面传热过程的稳定,推进剂的温度分布、流动状态以及相变情况会趋于稳定;通过仿真获得了推进剂单位时间的汽化量;影响相变的主要因素是贮箱壁面漏热以及推进剂自身的对流运动. 展开更多

关键词 推进剂贮箱 低温 相变 计算流体力学 数值仿真

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大容量推进剂贮箱液体晃动性能试验 被引量：7

4

作者 胡齐 李永 +1 位作者 姚灿 刘锦涛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第3期44-48,共5页

对某种内带推进剂管理装置(PMD)的大容量推进剂贮箱内液体晃动性能进行试验.开展不同充液比工况下空壳贮箱液体晃动试验,分析比较晃动试验结果与采用等效动力学模型的液体晃动理论计算结果,两者结果一致吻合,试验系统可靠性和理论模型... 对某种内带推进剂管理装置(PMD)的大容量推进剂贮箱内液体晃动性能进行试验.开展不同充液比工况下空壳贮箱液体晃动试验,分析比较晃动试验结果与采用等效动力学模型的液体晃动理论计算结果,两者结果一致吻合,试验系统可靠性和理论模型的正确性得到良好验证.然后开展了不同充液比工况下内带PMD贮箱液体晃动试验,试验结果表明贮箱内液体晃动性能受内部PMD结构影响明显.该试验研究结果为运载火箭和卫星的姿态和轨道控制系统的设计优化提供重要参考和数据支撑. 展开更多

关键词 液体晃动 晃动频率 阻尼 大容量推进剂贮箱 推进剂管理装置(PMD)

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表面张力贮箱推进剂管理装置设计进展 被引量：5

5

作者 张天平 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2000年第5期36-42,共7页

推进剂管理装置是表面张力贮箱的核心部件。文章简要介绍了推进剂管理装置技术概况 ,综述了当前推进剂管理装置技术设计的进展情况 ;从使命需求、可靠性、长寿命、试验要求、系列化五个方面总结了已经获得应用的先进的推进剂管理装置技... 推进剂管理装置是表面张力贮箱的核心部件。文章简要介绍了推进剂管理装置技术概况 ,综述了当前推进剂管理装置技术设计的进展情况 ;从使命需求、可靠性、长寿命、试验要求、系列化五个方面总结了已经获得应用的先进的推进剂管理装置技术设计 ,并结合具体实例进行了说明和评述。 展开更多

关键词 管理装置 航天器 卫星 表面张力型推进剂贮箱

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MESSENGER飞船推进剂贮箱的设计与制造

6

作者 李龙飞 《火箭推进》 CAS 2004年第2期41-47,共7页

基于MESSENGER飞船的需要,开展了一种新型超轻贮箱的设计、制造和试验工作,整个过程分方案论证、分析与设计以及制造与试验三个阶段。第一阶段考虑了50多种贮箱结构,反复分析后确定了一种最有效的方案;第二阶段致力于防漩器、防晃板和... 基于MESSENGER飞船的需要,开展了一种新型超轻贮箱的设计、制造和试验工作,整个过程分方案论证、分析与设计以及制造与试验三个阶段。第一阶段考虑了50多种贮箱结构,反复分析后确定了一种最有效的方案;第二阶段致力于防漩器、防晃板和贮箱壳体的设计与分析,包括用缩尺模拟试验确定防晃板的数目、尺寸与安装位置、防漩器和防晃板的载荷分析与结构分析以及壳体应力与断裂力学分析;第三阶段制造了一个鉴定试验用贮箱(以下简称试验贮箱)和四个飞行贮箱(三个飞行、一个备用)。贮箱壳体、防漩器和防晃板分别采用固溶处理和时效(STA)的6AL-4V 钛合金材料、6AL-4V 钛合金板和退火6AL-4V 钛合金环。壳体由四条周向焊缝连接,其中两条焊缝具有STA 特性,另外两条经过退火处理。五个贮箱采用相同的工序和工艺。试验贮箱必须经过正弦和随机振动试验的品质检验,该检验项目还包括具有破坏性的爆破压力试验。所有飞行贮箱在清理和交货之前要经过模拟飞行试验。飞行贮箱包括附属组件在内不得超过9kg。超轻贮箱对于MESSENGER 飞船计划的成功将起到至关重要的作用。 展开更多

关键词 MESSENGER飞船 推进剂贮箱 设计与制造

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通道式表面张力贮箱推进剂管理装置的设计 被引量：4

7

作者 李治 沈赤兵 周进 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期303-305,共3页

为了减少推进剂管理装置的质量和筛网使用面积,提出以最小剩余质量为目标,进行通道式表面张力管理装置的设计。用引进下降因子的Newton格式分析计算模型,通过压力网络计算,得到了结构尺寸和剩余质量的关系,并且讨论选择了最佳设计点。... 为了减少推进剂管理装置的质量和筛网使用面积,提出以最小剩余质量为目标,进行通道式表面张力管理装置的设计。用引进下降因子的Newton格式分析计算模型,通过压力网络计算,得到了结构尺寸和剩余质量的关系,并且讨论选择了最佳设计点。结果表明,以剩余质量为目标可得到理想的设计,确定的最佳设计点可以为表面张力贮箱设计提供参考。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 表面张力贮箱 剩余质量 推进剂控制 推进剂管理

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推进剂贮箱结构变厚度优化 被引量：7

8

作者 梁辉 孙雨果 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1349-1352,共4页

建立了推进剂贮箱的有限元分析模型,并完成了TC4合金和铝锂合金两种不同材料推进剂贮箱的变厚度优化设计。将贮箱划分为不同的区域,选择各个区域的厚度作为设计变量,以各个区域的最大von-Mises应力不超过许用应力作为约束条件,建立以贮... 建立了推进剂贮箱的有限元分析模型,并完成了TC4合金和铝锂合金两种不同材料推进剂贮箱的变厚度优化设计。将贮箱划分为不同的区域,选择各个区域的厚度作为设计变量,以各个区域的最大von-Mises应力不超过许用应力作为约束条件,建立以贮箱结构总体积最小为优化目标函数的数学模型,选择"零阶优化"方法获得最优设计参数。计算结果表明该优化方法是有效的,最高减重比高达35.1%,可以用于指导工程实际。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 优化设计 变厚度

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推进剂贮箱先进焊接工艺研究进展 被引量：17

9

作者 姚君山 徐萌 +3 位作者 贾洪德 郭立杰 柴鹏 栾国红 《航空制造技术》 2008年第8期32-35,共4页

搅拌摩擦焊和变极性等离子弧焊作为新兴的铝合金焊接工艺,已在国外的推进剂贮箱上获得广泛而成熟的应用,但在我国,其工程应用仍属起步阶段。基于推进剂贮箱结构焊缝特点、受载状态和焊接工艺特性来选用焊接工艺是制定我国新型运载火箭... 搅拌摩擦焊和变极性等离子弧焊作为新兴的铝合金焊接工艺,已在国外的推进剂贮箱上获得广泛而成熟的应用,但在我国,其工程应用仍属起步阶段。基于推进剂贮箱结构焊缝特点、受载状态和焊接工艺特性来选用焊接工艺是制定我国新型运载火箭推进剂贮箱焊接工艺方案的基本原则。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 焊接工艺 变极性等离子弧焊 搅拌摩擦焊 工艺方案 运载火箭 工艺特性 铝合金

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推进剂贮箱复合膜研究 被引量：1

10

作者 陈志坚 李治 吴建军 《火箭推进》 CAS 2005年第1期21-23,共3页

系统分析了液体推进剂对隔膜式贮箱中隔膜材料的腐蚀和渗透规律,提出了采用镀膜技术进行金属和非金属材料复合的方案来解决推进剂的渗透问题。初步试验结果证明,复合膜技术在降低材料渗透率方面有着明显的优势。

关键词 推进剂贮箱 液体推进剂 隔膜材料 腐蚀渗透

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微重力条件下初始液氢温度对低温推进剂贮箱气枕压力的影响 被引量：5

11

作者 王妍卉 周炳红 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期394-400,共7页

自生增压液氢推进剂贮箱在轨滑行阶段将长期(数百秒)处于微重力环境下,其贮箱压力受多种因素影响.液氢低温推进剂接近饱和温度时,因传热等影响而极易产生相变,从而影响贮箱压力.通过建立贮箱三维CFD模型,研究了不同初始液氢推进剂温度... 自生增压液氢推进剂贮箱在轨滑行阶段将长期(数百秒)处于微重力环境下,其贮箱压力受多种因素影响.液氢低温推进剂接近饱和温度时,因传热等影响而极易产生相变,从而影响贮箱压力.通过建立贮箱三维CFD模型,研究了不同初始液氢推进剂温度对于贮箱压力和温度变化等的影响.计算结果表明,气液界面附近推进剂温度与当前气体压力下饱和温度之差(过冷度)越大,压力下降速率越大.随着气体压力下降,气枕温度降低,压力下降速率也逐渐减小,压力变化曲线趋于平缓.在初始液体推进剂温度低于平衡温度的情况下,初始液体推进剂温度越高,平衡压力越高. 展开更多

关键词 微重力 推进剂贮箱 液氢 相变 气枕压力

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基于Surface Evolver的推进剂贮箱气液界面分析 被引量：4

12

作者 姜志杰 吴宗谕 +2 位作者 刘常青 黄奕勇 韩伟 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期1066-1073,共8页

推进剂贮箱是航天器系统的重要部件,用于实现推进剂的管理与输运.在空间微重力条件下,贮箱内部液面呈弯曲状,掌握其液面分布特性是保证贮箱正常工作的前提.针对球形推进剂贮箱,采用Surface Evolver软件对其内部气液自由界面分布特性展... 推进剂贮箱是航天器系统的重要部件,用于实现推进剂的管理与输运.在空间微重力条件下,贮箱内部液面呈弯曲状,掌握其液面分布特性是保证贮箱正常工作的前提.针对球形推进剂贮箱,采用Surface Evolver软件对其内部气液自由界面分布特性展开研究,分析充液比、接触角、Bond数等参数对贮箱液面的影响,得到液面分布随各参数的变化规律.研究结果表明,球形贮箱液面曲率随充液比的增大而增大,随接触角或Bond数的增大而减小.研究结果有助于实现推进剂贮箱液面快速分析,为贮箱及推进剂管理装置设计提供参考. 展开更多

关键词 推进剂贮箱 气液界面 微重力 SURFACE Evolver

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空间飞行器推进剂贮箱金属膜片研究进展 被引量：3

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作者 罗宾 付密果 冯南鹏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期782-787,895,共6页

推进剂贮箱内金属膜片通过变形、翻转将推进剂挤入输送管路,为姿轨控发动机工作提供燃料和氧化剂,实现飞行姿态控制、机动变轨等功能。金属膜片具有质量轻、高可靠性、高排放效率等诸多优点,被广泛应用于空间飞行器及导弹系统控制领域... 推进剂贮箱内金属膜片通过变形、翻转将推进剂挤入输送管路,为姿轨控发动机工作提供燃料和氧化剂,实现飞行姿态控制、机动变轨等功能。金属膜片具有质量轻、高可靠性、高排放效率等诸多优点,被广泛应用于空间飞行器及导弹系统控制领域。本文总结了国内外关于空间飞行器推进系统贮箱金属膜片的研究现状,重点梳理了膜片的理论分析及仿真计算技术进展;针对膜片翻转失效问题,简要总结了膜片各技术参数对其变形翻转的影响,可为贮箱膜片后续研究提供一定参考;最后提出了现阶段贮箱膜片研究中亟待寻求技术创新突破的领域。 展开更多

关键词 推进系统 推进剂贮箱 金属膜片 翻转

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应力线性化原理在推进剂贮箱壳体优化设计中的应用 被引量：4

14

作者 陈静静 张峥岳 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2018年第2期50-54,共5页

基于ANSYS Workbench软件对非标准结构的推进剂贮箱壳体进行强度分析,采用分析设计方法,在应力集中区域选取路径进行应力线性化处理,对分解出的薄膜应力、弯曲应力和峰值应力进行分类,根据对应的失效准则进行评定,并针对应力和变形较大... 基于ANSYS Workbench软件对非标准结构的推进剂贮箱壳体进行强度分析,采用分析设计方法,在应力集中区域选取路径进行应力线性化处理,对分解出的薄膜应力、弯曲应力和峰值应力进行分类,根据对应的失效准则进行评定,并针对应力和变形较大的部位进行结构优化,以达到在限定条件下的最优设计。研究结果表明:基于应力线性化原理,通过对局部位置进行优化设计,增加较小的质量,而达到显著减小局部应力强度的效果。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 优化设计 应力线性化 分析设计

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推进剂贮箱用柱形金属隔膜设计优化与试验研究 被引量：2

15

作者 范凯 晏飞 李敬业 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第3期354-361,共8页

为解决现有柱形贮箱使用的各类推进剂贮存管理装置的不足,打破金属隔膜式装置的传统结构形式限制,提出了新型柱形金属隔膜。介绍了其结构组成和工作原理,根据其工作特点对隔膜型面开展参数设计,再采用有限元模拟方法对隔膜壁厚分布进行... 为解决现有柱形贮箱使用的各类推进剂贮存管理装置的不足,打破金属隔膜式装置的传统结构形式限制,提出了新型柱形金属隔膜。介绍了其结构组成和工作原理,根据其工作特点对隔膜型面开展参数设计,再采用有限元模拟方法对隔膜壁厚分布进行仿真优化,并生产隔膜试验件进行排放试验验证。结果表明:新型柱形隔膜膨胀变形平顺规律未失效,排放效率和排放压差均可接受,为其在柱形贮箱中的工程化应用提供了技术支持和数据支撑。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 柱形金属隔膜 型面设计 仿真优化 排放试验

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贮箱液面三维形态的双目视觉测量方法

16

作者 张一鸣 郝方楠 +2 位作者 徐自力 张钰豪 张轩 《火箭推进》 北大核心 2025年第2期115-124,共10页

在地面试验过程中,准确测量推进剂贮箱的液面三维形态可以更好地表征晃动行为,对于液体晃动动力学特性研究以及贮箱结构优化设计具有重要意义,然而目前仍缺乏有效的高空间分辨率测量手段。提出了一种贮箱液面三维形态的双目视觉测量方法... 在地面试验过程中,准确测量推进剂贮箱的液面三维形态可以更好地表征晃动行为,对于液体晃动动力学特性研究以及贮箱结构优化设计具有重要意义,然而目前仍缺乏有效的高空间分辨率测量手段。提出了一种贮箱液面三维形态的双目视觉测量方法,通过随机散斑投影技术为液面补充特征信息;针对双目视角下液面特征点分布的稀疏性与不均匀性问题,采用由稀疏到稠密的匹配策略,将人工神经网络与SIFT特征算法相结合,建立一种高空间分辨率立体匹配算法,获取稠密且均匀分布的测点;基于双目视觉成像模型对测点三维坐标进行求解,实现液面形态的三维重建。开展了不同液位高度下的静态液面形态测量试验,所提方法的平均离面误差不超过2.3 mm,最大离面误差不超过3.0 mm。开展了简谐激励下的动态液面形态测量试验,所提方法的液面形态测量结果与有限元方法的模态振型计算结果一致,测量的液面晃动主频率与实际激励频率之间的相对误差为1.96%。结果表明,所提方法可以实现贮箱液面三维形态的高空间分辨率测量,具有较高的测量精度,且能够有效捕捉贮箱液面的动态行为。 展开更多

关键词 推进剂贮箱 液面形态测量 双目视觉 人工神经网络 立体匹配 三维重建

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表面张力贮箱推进剂管理装置瞬变环境的模拟计算

17

作者 张静 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第3期31-37,共7页

本文以卫星表面张力贮箱推进剂管理装置所经历的瞬变工况为工程背景,运用瞬变流理论对贮箱供液管系内梳体进行了动态模拟,文中从描述具有侧向流入的网筛通道内流动的运动方程和连续方程出发,采用特征线法,通过计算机求解出阀门动作在管... 本文以卫星表面张力贮箱推进剂管理装置所经历的瞬变工况为工程背景,运用瞬变流理论对贮箱供液管系内梳体进行了动态模拟,文中从描述具有侧向流入的网筛通道内流动的运动方程和连续方程出发,采用特征线法,通过计算机求解出阀门动作在管系内任一点引起的水头响应. 展开更多

关键词 人造卫星 推进剂贮箱 管理 控制系统

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运载火箭推进剂贮箱安全系数的选取 被引量：2

18

作者 周广文 吴会强 《导弹与航天运载技术》 北大核心 2011年第6期19-22,共4页

通过对推进剂贮箱的结构及其设计方法的分析,阐明推进剂贮箱适合弹性失效模式和常规设计方法,即安全系数法。对安全系数的性质、选取方法、取值的大小及其影响做分析,为贮箱设计选取安全系数提供参考。

关键词 运载火箭 推进剂贮箱 设计方法 安全系数

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液体推进剂贮箱材料的电化学腐蚀行为的试验研究

19

作者 李斌 常志龙 +2 位作者 岩雨 刘观日 郭彦明 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第A01期62-65,70,共5页

通过电偶腐蚀、加速腐蚀和缝隙腐蚀试验，研究了液体推进剂贮箱材料的电化学腐蚀行为，并用光学显微镜观察了试验后的材料表面腐蚀形貌。结果表明，铝合金LF6、LD10、2219和LF3与不锈钢1Crl8Ni9Ti和316L的电偶电流均小于0．3A／cm^2，属... 通过电偶腐蚀、加速腐蚀和缝隙腐蚀试验，研究了液体推进剂贮箱材料的电化学腐蚀行为，并用光学显微镜观察了试验后的材料表面腐蚀形貌。结果表明，铝合金LF6、LD10、2219和LF3与不锈钢1Crl8Ni9Ti和316L的电偶电流均小于0．3A／cm^2，属于A级相容；无论贮箱箱体主材料为LD10或2219，在与箱体附件材料LF3组成的电偶对中，LD10和2219均为阴极金属受到保护；2219和LD10在20％室温、68％硝酸环境下的阳极极化曲线相似，年腐蚀速率相当。 展开更多

关键词 液体推进剂贮箱 试验研究 电化学腐蚀

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推进剂贮箱液体质量特性分析 被引量：1

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作者 潘海林 孙宝祥 于志杰 《控制工程（北京）》 2002年第5期12-18,共7页

本文介绍了推进剂贮箱在微重力和低重条件下的质量特性分析方法,通过对微重力条件下液面分析和计算得到了较为精确的质量特性分析结果。在计算中采用了打靶法进行迭代,计算结果精度较高。

关键词 推进剂贮箱 液体质量 特性分析 数学模型 卫星

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