摘要：为验证核心舱俯仰机组热控设计能满足空间站任务期间任何工况对机组温度的要求,运用I-DEAS/TMG软件,通过仿真分析确定了核心舱俯仰机组所需的加热功率及被动热控措施,预示了极端高温工况下的最高温度。在轨飞行情况表明:(1)俯仰机组飞行温度验证了理论计算的正确性,二者之间的偏差约3.2%,为后续在轨任务的圆满完成提供了保障。(2)喷管受太阳照射面积越大,头部及电磁阀温度越高。在太阳角为60°时,喷管受照面积最大。(3)低温工况下,有推进剂流道的机组头部和电磁阀温度高于8℃,满足高于0℃的指标要求。(4)惯性飞行姿态对俯仰机组而言,属于高温工况。跟以往飞船系列俯仰机组的被动热控设计不同,核心舱俯仰机组被动热控设计保证了电磁阀温度低于40℃,为电磁阀在合适的温度范围内可靠工作提供了保障。

摘要：本文基于空间核电源开展大功率电推进系统方案设计。大功率霍尔电推进具有结构简单、推功比高、可靠性高等综合优势,成为核电推进首选技术。以大型火星探测任务为背景,开展1 MW霍尔电推进系统设计。电推进系统采用5台200 kW电推力器组成推力器簇的方案,系统干重约2.7 t,用于完成从低地球轨道(LEO)到火星轨道的轨道转移任务,预估推进剂消耗量3.89 t,远低于化学推进推进剂消耗量。

摘要：为改善硝酸羟胺(HAN)基发动机催化剂在长时间工作的工况下容易发生破碎而产生空穴的现象,本文提出一种新型弹簧床结构发动机设计方法,对发动机催化床进行改进优化设计。该设计可实现,常温环境下弹簧所提供的最大弹力不足以压碎催化剂;同时在高温环境下,弹簧的最小弹力足以克服催化床受到的流动阻力,可大幅提高发动机工作寿命、性能和可靠性。为验证该设计方法的有效性,分别开展了传统结构和新型弹簧床结构的HAN基1N发动机温启动试验。试验结果表明:在相同试验条件下,传统结构1N发动机温启动次数不超过150次,而使用新型弹簧床结构的1N发动机温启动次数超过了500次,且工作性能更优。试验结果证明了该设计方法的有效性,为HAN基发动机长寿命可靠工作奠定了良好的技术基础。

摘要：本文从阳极层霍尔推力器的技术特点出发,分析了单级和双级阳极层霍尔推力器在结构和性能上的差异;梳理国内外阳极层霍尔推力器的研究现状,结合未来大载荷空间任务的动力需求指出阳极层霍尔推力器未来的发展趋势;最后,提出了阳极层霍尔推力器在研制中的主要技术问题,主要包括电离与加速独立控制、放电模式与模式跳变、推力器工作模式的多样化、高电压强磁场设计、小间隙高压绝缘问题、高电压热设计以及放电室溅射削蚀等,分析了技术难点并给出解决思路。

摘要：为提升吸气式电推进吸气装置的气体收集率,本文设计一种新结构的吸气装置,即附有近壁阻翼结构的抛物型吸气管。以单元粒子/直接蒙特卡罗碰撞模型(PIC/DSMC)对传统抛物型和新型结构的吸气管进行流场参数分布的数值计算。计算结果表明,近壁阻翼对于壁面附近返流有较强的阻碍作用,可令返流粒子数量减少,气体收集率可提高2%~10%不等;近壁阻翼的位置和长度对气体收集率有较大影响,主要表现在阻翼对来流阻挡作用和对返流阻挡作用两者的占比程度,在本文工况中(轨道高度为180km,适应系数σ=0.3),气体收集率的最优值为47.3%。

摘要：太阳翼电池串的静电放电作用会产生电池串之间的导通电流以及表面热流,对太阳翼的可靠性带来较大影响。为研究上述问题,本文提出一种等离子体空间电阻数值模型,以求解电池串导电表面之间的空间电阻。基于验证试验,该数值模型的误差为3.19%~7.82%,可基本满足研究需要。在此基础上,针对各类等离子体环境、不同放电电压以及不同间隙下的电池串之间的导通电流和表面热流密度进行数值计算,获得了导通电流和表面热流密度的变化规律,并总结出电池片之间安全距离的建议设计值。

摘要：微阴极电弧推力器具有体积小、重量轻、功耗低、比冲高等优点,是微纳卫星空间推进的理想选择。为了研究其关键特性以及基本性能,设计了一套环形微阴极电弧推力器样机,包括推力器本体和功率处理单元。高速摄影对推力器点火的观测验证了磁场存在时阴极斑点的旋转,并获得了阴极斑点旋转速度与磁场强度的关系。通过飞行时间法、打靶法分别对离子速度、元冲量进行了测量,测量结果表明:推力器出口离子的轴向平均速度在15~30km/s,没有磁场时,元冲量为0.132μN·s,磁场强度为0.0457T时,达到0.262μN·s,推力器平均推力大小在μN量级。通过研究得到:微阴极电弧推力器烧蚀均匀,性能易于调节,适用于微纳卫星。

摘要：为了进一步认识凝胶推进剂雾化过程,促进凝胶发动机的设计和优化,综述了射流撞击式、离心式、气泡式以及燃烧条件下凝胶推进剂雾化特性的研究进展。综述结果表明,凝胶推进剂雾化性能明显差于牛顿流体推进剂,凝胶液膜尺寸显著增大,液丝较难破碎为小粒径液滴;射流撞击式喷嘴对凝胶推进剂的雾化效果优于离心式喷嘴;随着射流雷诺数和韦伯数增大,撞击式凝胶液膜的雾化模式依次为边缘闭合模式、边缘开放模式、无边缘射线模式、液丝分离模式和充分发展模式;采用锥形结构、减小喷嘴出口长径比、方形和椭圆形喷嘴出口皆有利于凝胶液膜破裂,且增大喷注压力、撞击角、温度、室压和减小撞击距离均能改善液膜雾化效果。燃烧条件下MMH/NTO凝胶推进剂撞击液膜破裂雾化机制在宏观上与冷模条件下凝胶推进剂模拟液撞击液膜较好地吻合。此外,对凝胶推进剂雾化特性的进一步研究工作提出了建议。

摘要：本文介绍了嫦娥五号探测器推进系统的任务特点、研制要求、设计方案、主要单机技术以及在轨飞行表现。嫦娥五号推进系统由三部分组成:轨道器推进子系统、着陆器推进子系统、上升器推进子系统,均采用氦气恒压挤压式双组元统一推进系统。为实现探测器的目标,推进系统在以往技术基础上开发了一系列新技术和新产品,大幅减轻了系统干质量、提高了相关性能,并采取了一系列技术加强了产品可靠性和月面环境适应性,最终圆满实现了探测器的任务目标。

摘要：霍尔推力器磁路设计主要通过常温静态磁场仿真得到,并实测推力器非工作状态常温磁场进行复核。大功率霍尔推力器将面临更为严峻的热问题,推力器工作时磁路系统受高温影响,因此在常温下仿真得到的磁场位形会因温度升高而产生偏移,不能反映推力器真实工作时的磁场情况。为研究霍尔推力器工作时热量对磁路系统的影响,通过热磁耦合仿真对10 kW磁屏蔽霍尔推力器的热态磁场分布进行研究,并对热态、常温仿真结果进行了对比,发现在阳极附近的径向磁感应强度B_r的差异比放电室出口更大。常温设计的磁屏蔽构型在热态时偏离磁屏蔽,磁场和壁面最大不符合度达到13%,通过陶瓷出口型面修正后重新获得磁屏蔽效果,使最大不符合度降低到4.8%以下。合理热设计有助于降低热载荷,热仿真得到磁路系统最高温度低于500℃,低于0.78倍的居里温度T_c磁性急剧转变点,不会出现磁性能急剧下降,但热量对磁屏蔽霍尔推力器磁场构型的影响是应该考虑的。