低温贮箱漏热有三条途径:固体传导(支撑、管路、吊带)、残余气体导热(取决于夹层真空度)、辐射(由多层反射屏层层削减)。中国载人航天工程官网刊载的组合绝热试验研究给出两条重要规律:泡沫+多层绝热(MLI)组合方案中,MLI 层数增加总热流先减小后增大(层间接触导热加剧),预紧力增大热流增加——MLI 并非层数越多越好、捆扎越紧越好。
| 方案 | 试验条件 | 结果 |
|---|---|---|
| 10 mm 聚氨酯泡沫 + 30 层 MLI | 夹层真空 2×10⁻³ Pa,热壁 313 K/冷壁 96 K | 液氮日蒸发率 0.210%,折算液氧 0.156%(《真空与低温》2016 地面试验) |
| SOFI + VD-MLI | MSFC Martin 液氮试验,辐射屏温约 32 ℃ | 日蒸发率 0.117%/d;对照纯 MLI 约 1%/d,改善近一个数量级(《真空与低温》2022 液氪贮箱综述转引) |
| SOFI + VD-MLI + VCS 复合 | 数值与试验研究并用 | 液氪等电推进低温工质贮箱推荐的复合绝热结构(同上) |
VD-MLI(变密度多层绝热)沿厚度方向改变反射层/间隔层密度,在保持低导热的同时降低重量与体积,是 NASA 液氢贮箱大型地面试验(Martin & Hastings 2001 带泡沫基底的 VD-MLI 液氢试验)验证过的成熟方向。VCS(蒸汽冷却屏)把贮箱蒸发出的冷蒸气引入屏体盘管,化“漏热”为“冷量回收”——蒸气带走屏体漏热后再排出,与 VD-MLI 组合使用;综述归纳 VCS 在贮箱上有三类布置位置,需与 VD-MLI 协同设计。
任务周期决定技术路线(《真空与低温》2025 综述):短周期(6 个月以内)高性能被动绝热即可;中周期(6 个月~1 年)要求月均蒸发率低于 0.6%,需优化被动绝热并引入 VCS;长周期(1 年以上)单一被动方案难以胜任,必须走“被动绝热+主动制冷”复合路线。ZBO(零蒸发)概念由 NASA 的 Plachta 于 1999 年提出;其 VD-MLI+大面积冷屏方案已实现液氧零蒸发;PODS 多功能绝热支撑采用 6 点 12 杆构型,支撑漏热仅 0.2 W,较常规降低一个数量级。主动制冷硬件方面,脉管制冷机已达 95 K@10 W、整机质量小于 4 kg 的水平,经热管/导热带/换热器与贮箱耦合。
| 来源 | 状态 / 等级 |
|---|---|
| 中国载人航天官网:低温贮箱组合绝热材料隔热性能测试试验研究 https://cmse.gov.cn/dmt/cbw/zrht/2017n/201703/t20170301_40602.html ↗ MLI 层数与预紧力对热流的影响规律 | 已验证 C 级 · 官方媒体 |
| 《真空与低温》低温推进剂贮箱绝热性能实验研究(2016) https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/zkydw201601006 ↗ 液氮日蒸发率 0.210% 实测数据 | 已验证 B 级 · 券商/期刊 |
| 《真空与低温》卫星低温推进剂在轨贮存管理技术研究进展与展望(2025) https://www.spacejournal.cn/zkydw/cn/article/pdf/preview/10.12446/j.issn.1006-7086.2025.06.011.pdf ↗ 任务周期—技术路线划分、VCS 三类布置、PODS 0.2 W、脉管制冷机参数 | 已验证 B 级 · 券商/期刊 |
| 《真空与低温》电推进系统液氪低温推进剂贮箱关键技术分析(2022) https://www.spacejournal.cn/zkydw/cn/article/pdf/preview/10.3969/j.issn.1006-7086.2022.06.005.pdf ↗ SOFI+VD-MLI 0.117%/d vs 纯 MLI 约 1%/d、ZBO 概念 1999 年提出 | 已验证 B 级 · 券商/期刊 |