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内加热式N_2O单组元推力器预热过程仿真与试验

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航空动力学报 2013年第3期28卷 556-560页

作者：吴靖孙威蔡国飙北京航空航天大学宇航学院北京100191

为了提高N2O单组元推力器预热效果,对推力器结构做出改进,引入内加热的预热模式.在模拟真空环境下开展了内加热式推力器预热试验,以10W功率加热5 800s,使催化剂温度达到260℃(533K),证明了内加热模式的可行性及优越性.开展了内加热式N2... 详细信息

为了提高N2O单组元推力器预热效果,对推力器结构做出改进,引入内加热的预热模式.在模拟真空环境下开展了内加热式推力器预热试验,以10W功率加热5 800s,使催化剂温度达到260℃(533K),证明了内加热模式的可行性及优越性.开展了内加热式N2O单组元推力器系统的三维建模,并利用有限元软件对推力器预热过程进行了分析,得到了推力器结构温度场随时间的变化情况.数值分析结果与试验数据吻合良好,验证了所用仿真模型的准确性.进一步对简化结构后的内加热式推力器在模拟太空环境下分别施加10,5,3W加热功率时的预热过程开展了数值仿真研究,结果表明:10W和5W加热功率能使催化剂在3600s内达到工作温度250℃,可为N2O单组元推力器的实际应用提供参考.

关键词： N2O 单组元推力器内加热预热有限元分析

基于单值控制图算法的单组元推力器组件关键特性数据分析

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航天器环境工程 2023年第3期40卷 296-300页

作者：陈阳陈健姚兆普蔡坤王梦张涛北京控制工程研究所北京市高效能及绿色宇航推进工程技术研究中心北京100190

针对单组元推力器组件产品的测试数据出现“合格/不包络”现象,为更好地了解产品特性,提前发现产品风险点,文章在聚焦单组元推力器6项关键特性参数的基础上,利用47台已成功飞行的推力器组件的关键特性地面测试数据构建成功飞行数据包络... 详细信息

针对单组元推力器组件产品的测试数据出现“合格/不包络”现象,为更好地了解产品特性,提前发现产品风险点,文章在聚焦单组元推力器6项关键特性参数的基础上,利用47台已成功飞行的推力器组件的关键特性地面测试数据构建成功飞行数据包络线,选取单值控制图算法对待分析推力器的地面测试数据进行包络分析,发现该推力器的部分特性参数出现“合格/不包络”的情况;进一步检查发现该推力器性能不满足交付要求。以上方法运算简单,操作便利,有助于提前发现产品在生产流程中的薄弱环节,从而可尽早开展相应风险分析,提高产品可靠性。

关键词：单组元推力器单值控制图数据包络分析

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单组元推力器倒置安装多余物控制技术验证

军民两用技术与产品 2022年第10期 60-64页

作者：常耀予刘旭东马海波航天科工空间工程发展有限公司

推进系统作为卫星、运载火箭等飞行器的重要部分,亟需适应各种环境条件,以确保系统工作可靠。根据当前商业火箭、货运飞船任务要求,推进系统的推力器受飞行任务、空间布局等限制,常需倒置安装。高负载量的推力器活性组分与载体之间相互... 详细信息

推进系统作为卫星、运载火箭等飞行器的重要部分,亟需适应各种环境条件,以确保系统工作可靠。根据当前商业火箭、货运飞船任务要求,推进系统的推力器受飞行任务、空间布局等限制,常需倒置安装。高负载量的推力器活性组分与载体之间相互作用较弱,在倒置安装情况下,多余物回流至推力室前端的可能性增加。为消除多余物对倒置安装的推力器的不利影响,笔者提出一种功能材料研制技术。通过力学试验及功能材料技术热试车验证试验,功能材料强度满足任务要求,与推进剂相容无杂质,未对催化剂的寿命产生不利影响,解决了倒置安装条件下推力器多余物问题,确保了推进系统安全稳定运行。

关键词：单组元推力器倒置安装多余物控制

ADN基单组元推力器工作过程中催化分解及燃烧特性仿真研究

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ADN基单组元推力器工作过程中催化分解及燃烧特性仿真研究

作者：汪双庆北京交通大学

学位级别：硕士

推力系统是卫星的重要组成部分,决定着卫星的定位、姿态控制精度以及使用寿命。随着航天技术的发展,微推力器在航天器方面的应用十分广泛。微推力器可以实现精确冲量控制并用于精确控制飞行器姿态,具有体积小、响应速度快、可靠性高等... 详细信息

推力系统是卫星的重要组成部分,决定着卫星的定位、姿态控制精度以及使用寿命。随着航天技术的发展,微推力器在航天器方面的应用十分广泛。微推力器可以实现精确冲量控制并用于精确控制飞行器姿态,具有体积小、响应速度快、可靠性高等特点。微推力器可有多种工质,由于基于肼推进剂有毒,近年来,采用绿色高能的ADN基推进剂的ADN基单组元推力器成为研究热点。ADN基推力器内包含着复杂的物理化学过程,包括推进剂的射流喷雾、蒸发、催化分解反应以及燃烧反应等众多复杂的过程,并且它们之间有着强烈的耦合关系。为了更深入的研究ADN基推力器内的工作过程,本文采用数值模拟的方法来探究其内部的工作过程。本文对ADN基推力器内复杂的工作过程研究的基础之上建立了喷雾模型、多组分蒸发模型以及多孔介质模型,来研究ADN基单组元推力器工作过程中催化分解及燃烧特性。采用实验的方法对ADN基推力器多孔介质内的流阻特性进行研究,得到其流阻特性变化曲线。以现有ADN基推力器为研究对象,确定在热辐射边界条件下,计算推力器工作过程。根据得到的燃烧室内温度和压力峰值的仿真结果与实验结果进行对比,并验证仿真模型的准确性。对推力器开机机过程、稳定状态和关机过程进行了深入的分析。本文对ADN基推力器在不同推进剂质量流量、催化床孔隙率以及喷管扩张角的工况下的工作过程进行了深入分析。研究不同推进剂质量流量、催化床孔隙率以及喷管扩张角的作用机理对ADN基推力器性能的影响规律。

关键词： ADN 单组元推力器工作过程催化分解燃烧特性仿真

电磁阀节流孔板与过滤网的间隙对推力器室压的影响

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导弹与航天运载技术（中英文） 2023年第4期 31-37页

作者：高岩李强张勇李卓佟显义沈阳航天新光集团有限公司沈阳110861

为解决某单组元推力器在试车试验过程中出现室压偏低的问题,通过运用Fluent软件仿真分析与试验验证的方法,分析出某电磁阀入口安装的节流孔板与过滤网之间的间隙会影响电磁阀流阻,从而影响单组元推力器室压。研究表明:将电磁阀节流孔板... 详细信息

为解决某单组元推力器在试车试验过程中出现室压偏低的问题,通过运用Fluent软件仿真分析与试验验证的方法,分析出某电磁阀入口安装的节流孔板与过滤网之间的间隙会影响电磁阀流阻,从而影响单组元推力器室压。研究表明:将电磁阀节流孔板与过滤网之间的间隙增大能够有效地解决单组元推力器室压降低的问题,具有实用性。同时也为其他推力器的设计与试验提供了有益的借鉴。

关键词：单组元推力器室压降低电磁阀孔板与过滤网之间间隙电磁阀流阻

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NOFBX推力器内燃烧及传热特性数值模拟

NOFBX推力器内燃烧及传热特性数值模拟

作者：魏豪北京交通大学

学位级别：硕士

卫星火箭工作过程中推进系统是最为重要的部分,在卫星的姿态、在轨运行状态下起重要作用。当前空间推进剂主要采用肼类推进剂及其衍生物,如甲基肼(MMH)、无水肼、偏二甲肼(UDMH)、DT3等。肼类推进剂具有较高的性能比冲,技术完善,现已经... 详细信息

卫星火箭工作过程中推进系统是最为重要的部分,在卫星的姿态、在轨运行状态下起重要作用。当前空间推进剂主要采用肼类推进剂及其衍生物,如甲基肼(MMH)、无水肼、偏二甲肼(UDMH)、DT3等。肼类推进剂具有较高的性能比冲,技术完善,现已经在单组元或双组元航天推进系统中广泛使用。然而由于肼类推进剂含剧毒性,在工作过程中危险系数较高,对环境污染程度大,故近年来国内外将目光集中于新型绿色空间推进剂。其中美国Firestar Technologies提出了一种采用N20与碳氢燃料混合而成的推进剂NOFBX,NOFBX推进剂具有燃料供应系统架构简单、比冲性能高、可采用电火花点火、深度可节流调节性、没有有毒成分和废气、保存温度范围广、成本相对较低等优点,现已经吸引了许多国内外学者的目光。在NOFBX推力器工作过程中包含各种复杂的物理及化学过程。为了研究NOFBX推进剂在再生冷却推力器内的工作过程,对推力器的设计及优化提供理论支持,本文采用计算机CFD数值模拟的方法对推力器的详细工作过程进行数值模拟,研究其燃烧特性与传热特性,主要包括以下内容:首先基于NOFBX推力器工作过程中推进剂在推力器内的流动、传热、雾化、蒸发、燃烧、辐射等各种复杂的物理和化学过程,以及上述各个过程之间的耦合相互作用关系,建立推力器内的流动模型、组分输运模型、离散液滴蒸发模型和传热模型。并简化得到26组分44步基元反应的简化反应动力学模型。其次基于所建立的模型对NOFBX推力器的开机过程、稳定工作过程,以及关机过程进行数值模拟分析,获得NOFBX推力器在各个工作过程中的温度、压力、组分的分布情况,直观研究推力器工作过程,分析得出推力器内推进剂燃烧规律。再其次针对不同工况下推力器内的燃烧情况进行研究。对不同质量流量、燃烧室长度、氧化剂与燃料配比三个参数分别计算,得出各个参数对推力器燃烧过程的影响。通过对不同参数进行CFD仿真计算研究,分析不同参数对燃烧特性的影响,并对NOFBX推力器进行部分参数优化计算。本文最后基于燃烧室内的推进剂燃烧过程,对NOFBX推力器再生冷却流道内的传热过程进行模拟计算,研究流道壁面散热效果。获得入口推进剂温度分别为243K和273K情况下壁面的散热状态以及推进剂在管道内的蒸发相变情况,分析推力器内的传热特性,对推力器设计提供理论参考。

关键词： NOFBX 单组元推力器燃烧特性传热特性数值模拟