[發(fā)明專利]復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量的測量方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911044586.0
• 申請日: 2019-10-30
• 公開（公告）號: CN110779591B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳勇;李臻;綦磊;樊程廣;張若凡;張翔;吳宗諭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G01F17/00
• 分類號: G01F17/00
• 代理公司: 長沙智嶸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43211
• 代理人: 劉宏

本發(fā)明公開了一種復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量的測量方法及測量裝置，測量方法包括以下步驟：將復(fù)雜貯箱變換為規(guī)則貯箱，規(guī)則貯箱內(nèi)腔的橫截面積沿深度方向不變；根據(jù)開口管的長度和橫截面積，確定規(guī)則貯箱的橫截面積比值、共振頻率以及氣體腔容積三者之間的關(guān)系；檢測出復(fù)雜貯箱的的共振頻率；根據(jù)復(fù)雜貯箱的共振頻率確定規(guī)則貯箱的最優(yōu)橫截面積比值；根據(jù)規(guī)則貯箱的橫截面積比值、共振頻率以及氣體腔容積之間的關(guān)系，確定最優(yōu)橫截面積比值下規(guī)則貯箱的共振頻率以及氣體腔容積之間的關(guān)系；根據(jù)最優(yōu)橫截面積比值下規(guī)則貯箱的共振頻率以及的氣體腔容積之間的關(guān)系，獲得氣體腔容積；復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量為內(nèi)腔總?cè)莘e減去規(guī)則貯箱的氣體腔容積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天貯箱內(nèi)推進(jìn)劑體積的非接觸式測量技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量的測量方法及裝置。

背景技術(shù)

貯箱推進(jìn)劑剩余體積測量在航空航天領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。在航空領(lǐng)域，飛機(jī)燃油油量測量系統(tǒng)性、可靠性、精確度、靈敏度、維護(hù)性對整體飛機(jī)性能而言有著舉足輕重的作用，燃油量測量精度的提高意味著飛行經(jīng)濟(jì)效益的提高。例如，對于帶100噸燃油的商用運輸機(jī)而言，燃油量測量精度每提高1％，就能多帶大約10位旅客和他們的行李。在航空業(yè)更加追求低成本和高效率的今天，燃油測量精度的每一點提高都是彌足可貴的。在航天領(lǐng)域，航天器液體推進(jìn)劑量的多少直接關(guān)系到航天器的壽命和對航天器任務(wù)的安排，因此在航天執(zhí)行任務(wù)期間，盡可能精確地估算出貯箱內(nèi)推進(jìn)劑量。此外，對于目前興起的空間液體推進(jìn)劑補(bǔ)給技術(shù)，液體推進(jìn)劑量測量作為在軌加注檢測技術(shù)研究的重要內(nèi)容，決定了在軌加注的時機(jī)和需要加注的推進(jìn)劑量；推進(jìn)劑量的在軌檢測結(jié)果，直接影響提供加注服務(wù)的航天器的選擇和發(fā)射系統(tǒng)的反應(yīng)時間。特別是針對“多對多”場景的在軌加注任務(wù)，即多個服務(wù)航天器對多個目標(biāo)航天器實施在軌加注，推進(jìn)劑量的精確檢測結(jié)果可以作為在軌加注路徑優(yōu)化的輸入量，為優(yōu)化在軌加注路徑提供可靠的參考。

傳統(tǒng)測量方法中，PVT法、壓力激勵法以及體積激勵法等三種方法均是測量氣體體積。 PVT法結(jié)構(gòu)簡單，費用低，但測量精度低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足航天任務(wù)對在軌航天器液體推進(jìn)劑測量的高精度要求。壓力激勵法需要外部注入氣體，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。體積激勵法對測量壓力變化的傳感器的精確要求非常高。現(xiàn)有的測量方法測量內(nèi)腔形狀不規(guī)則的復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量時無法獲得精確的測量值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量的測量方法及裝置，以解決現(xiàn)有的測量方法測量內(nèi)腔形狀不規(guī)則的復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量時無法獲得精確的測量值的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量的測量方法，在盛裝有推進(jìn)劑的復(fù)雜貯箱的開口處設(shè)有開口管，復(fù)雜貯箱內(nèi)腔中推進(jìn)劑液面上方的氣體腔與開口管內(nèi)的管道內(nèi)腔共同構(gòu)成復(fù)雜貯箱的聲腔共振系統(tǒng)，包括以下步驟：將復(fù)雜貯箱變換為內(nèi)腔總?cè)莘e相等且開口處設(shè)有相同開口管的規(guī)則貯箱，規(guī)則貯箱內(nèi)腔的橫截面積沿深度方向不變；根據(jù)開口管的長度以及開口管的橫截面積，確定規(guī)則貯箱內(nèi)腔與開口管的橫截面積比值、規(guī)則貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的共振頻率以及規(guī)則貯箱的氣體腔容積三者之間的關(guān)系；在開口管的開口處提供聲波激勵信號，以對復(fù)雜貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的氣體形成擾動，從而檢測出復(fù)雜貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的共振頻率；根據(jù)復(fù)雜貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的共振頻率確定規(guī)則貯箱內(nèi)腔與開口管的最優(yōu)橫截面積比值；根據(jù)規(guī)則貯箱的橫截面積比值、共振頻率以及氣體腔容積之間的關(guān)系，確定最優(yōu)橫截面積比值下規(guī)則貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的共振頻率以及規(guī)則貯箱的氣體腔容積之間的關(guān)系；根據(jù)最優(yōu)橫截面積比值下規(guī)則貯箱的聲腔共振系統(tǒng)的共振頻率以及規(guī)則貯箱的氣體腔容積之間的關(guān)系，獲得最優(yōu)橫截面積比值下規(guī)則貯箱的聲腔共振系統(tǒng)與復(fù)雜貯箱的聲腔共振系統(tǒng)共振頻率相同時的氣體腔容積；復(fù)雜貯箱內(nèi)推進(jìn)劑剩余量為內(nèi)腔總?cè)莘e減去規(guī)則貯箱的氣體腔容積。