图5—混合比例控制演示器

总结—初步研究的结果表明智能的混合比例控制在减少推进系统的质量方面很有潜力，而混合比例控制的第二个好处是引领后续的平衡流量计实验和控制的论证的正常监控。高保真的蒙特卡洛仿真结果表明在3σ置信度情况下，残余推进剂的比例高达总装载推进剂质量的4.6%。尽管所有的任务中的推进剂都是按照设计点和特定的任务设计的，但是过去飞行使用的残余推进剂标准是总装载推进剂的1.3%。为了提高总系统的性能，研究结果提供了流量计精度的要求。结果表明运用平衡流量计可以将湿重减少量精确估计到0.2%。运用ACPS模型进行的参数化的扫描表明一个推进系统节省23%质量是可行的（在1000kg干重的航天器以3000m/s的速度飞行的时候）。低百分比的节省，但较大质量的具有更大干重的航天器是可行的。在减少的总量中，75%质量来自推进剂装填的减少，接下来的是氦气压力罐，燃料箱和氧化剂箱。最后，安装智能混合比控制系统所需附加的或者备用的零部件对总体系统质量的影响微乎其微。

2.4平衡流量计

背景—遵照混合比例控制研究提出的建议，在马歇尔航天飞行中心[6]由AnthonyKelley领导的工作已经开始，这项工作主要集中在开发和论证计量技术和智能控制。混合比例控制演示器论证了精确控制氧化剂和燃料之间的比例以实现既定的闭环控制比例。演示的产品是平衡流量计的直观潜能体现。曾经由美国宇航局申请了专利，平衡流量计，由图6所示，是一个独特的差动压力计，它的性能和文丘里压力计相同，但是又少了很多文丘里流量计的使用限制。典型的全尺寸的BFM准确度要比文丘里流量计好0.5%，它没有可动部件，对于氧化剂和燃料是很安全的，同时它也是很耐用的（温度和压力传感器是很脆弱的部件）。BFM拥有比现有的孔板流量计具有更高的精度和重复性，同时成本也较之下降，将取代现有的孔板流量计。用BFM，流过的流体有更少压力损失和更快的流量恢复。图7展示了BFM与一个标准的孔板流量计。

现状—实时混合比控制已经在实验室论证了，而且BFM（平衡流量计）技术也表现出了对进行科学任务的航天器和日益增加的安全性要求和健康监测系统相当好的前途。利用AMBR发动机的热射击测试，在雷德蒙德测试系统中平衡流量计被放置在和空气喷气发动机里的标准流量计一条线上。平衡流量计不是用来实时控制的，而是用来在测试中监测联氨燃料的流动速度。平衡流量计相比于一般系统中所用的流量，在测量中表现出很高的准确度和相当快的响应时间。平衡流量计的热射击实验论证了BFM在用于飞行的推进剂中的应用。

总结—BFM技术对于智能混合比例控制的测量精度是足够的。与相同长度和质量的文丘里流量计相比，BFM在压力的永久损失、准确性、流量系数方面更具优势。BFM降低了噪音，具有快的响应速度和流量恢复，并提高了系统的安全性。已经有很多在工业上成功应用BFM的例子，通过BFM技术减少了所需的泵的功率，从而节省了超过500万美元的生活成本。美国海军成功地用一个不需要任何管道换发新证的BFM取代了科里奥利流量计，并在恶劣的环境下正常工作。一个私人的火箭发动机公司成功地在LOX，液态和气态甲烷中运用了BFM，并且在近期进行了在联氨燃料中的验证。BFM技术将继续在载人或无人航天器或者非航空航天应用这些领域中有发展潜力。

图6—平衡流量计的示意图

2.5超轻推进剂贮箱技术

背景—推进剂贮箱是推进系统中单个部件干重最重的推进系统组件。在ROSESNASA研究报告中，推动先进轻质量推进剂贮箱技术的一项努力获得通过。授予在2004年开发超轻推进剂贮箱技术到TRL6，并且论证了相比SOA钛钽贮箱，新开发的贮箱质量减少50%。这个团队由JPL（JoeLewis）领导，由MSFC（TomDelay）和Carleton，PTD支助。它的目的包括对火星探测车（MER）的贮箱的失效分析，胶层无损检测评估（NDE）的调查，对专为火星探测车制造的贮箱的验证实验。这项任务包括制定一个应力破裂的设计数据库，用于在设计贮箱时增加允许的应力。这个数据库包括保质期的调查和光纤测试。