表面張力貯箱依靠推進(jìn)劑管理裝置Propellant Manage Devices(PMD)蓄留和傳輸推進(jìn)劑，PMD由表面張力元件組成。按工作方式，表面張力元件可以分為基于隔板形成楔角的開(kāi)放式結(jié)構(gòu)(包含導(dǎo)流板、楔形海綿體、貯液槽裝置等)和基于毛細(xì)網(wǎng)表面張力壓差的封閉式結(jié)構(gòu)(包含氣泡陷阱、啟動(dòng)籃、復(fù)合通道、篩網(wǎng)收集器等)。板式表面張力貯箱(以下簡(jiǎn)稱“板式貯箱”)的PMD構(gòu)成以開(kāi)放式表面張力元件為主，通常包括導(dǎo)流板與出口附近的蓄液器。

板式貯箱因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零組件少、工藝性好、造價(jià)低、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外得到了大量應(yīng)用。然而，由于地面環(huán)境不是微重力環(huán)境，板式貯箱不方便直接進(jìn)行地面驗(yàn)證，其設(shè)計(jì)主要依賴于理論計(jì)算或仿真計(jì)算。

本文首先研究了微重力環(huán)境下導(dǎo)流板進(jìn)行液體驅(qū)動(dòng)的原理，然后據(jù)此原理進(jìn)行了導(dǎo)流板的理論計(jì)算，之后進(jìn)行了中性浮力試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。

板式表面張力貯箱中的導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)通常應(yīng)用于10-2～10-4m/s2微重力加速度下，而上表所列加速度已經(jīng)達(dá)到了10-1m/s2，是因?yàn)楸敬斡?jì)算針對(duì)直徑200 mm的貯箱。根據(jù)相似準(zhǔn)則，中性浮力試驗(yàn)基于Bond數(shù)相等，根據(jù)式(7)，200 mm貯箱直徑下10-1m/s2時(shí)的導(dǎo)流板蓄留能力相當(dāng)于1 000 mm貯箱直徑下4×10-3m/s2時(shí)的導(dǎo)流板蓄留能力。

可見(jiàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的加速度取3～4倍系數(shù)后，試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的一致較好。關(guān)于3～4倍系數(shù)，可以從如下2個(gè)方面理解：①理論計(jì)算有一定的簡(jiǎn)化;②中性浮力試驗(yàn)是相似試驗(yàn)，主要考慮了Bond數(shù)相似，無(wú)法考慮其它的相似條件。基于上述兩方面的原因，造成了該系數(shù)的存在。

結(jié)語(yǔ)

1)針對(duì)板式貯箱導(dǎo)流板不便進(jìn)行地面驗(yàn)證的問(wèn)題，進(jìn)行了理論計(jì)算研究與中性浮力試驗(yàn)研究，通過(guò)計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比迭代，形成了一種經(jīng)過(guò)修正的導(dǎo)流板液體傳輸能力計(jì)算方法。

2)將導(dǎo)流板液體傳輸能力計(jì)算方法進(jìn)行了程序化，形成了一種工程可用的便捷的導(dǎo)流板計(jì)算軟件。

3)通過(guò)本文研究，促進(jìn)了板式表面張力貯箱設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，加深了從業(yè)人員對(duì)于導(dǎo)流板性能的認(rèn)識(shí)。