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：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：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：全面回顾了我国载人航天工程实施30年来载人航天器推进系统的研制发展历程,系统总结了载人飞船、空间实验室、货运飞船、空间站等各类载人航天器推进系统的设计特点、关键技术、研制及飞行试验,以及取得的高可靠2500 N轨道控制发动机、金属隔膜式贮箱、可补加推进系统、空间压气机、电动浮动断接器等主要技术成果。随着载人空间站全面建造任务的完成,展望未来载人深空探测任务,分析了需要突破的航天器推进系统高性能轨道控制发动机、无毒单组元发动机、可重复使用推进系统、轻质大容积共底表面张力贮箱、深度调节变推力发动机等重大关键技术。

摘要：磁路和天线位置对电子回旋共振离子推力器(electron cyclotron resonance ion thruster, ECRIT)的电子加热、等离子体约束和输运过程都有很大的影响,进而影响离子束流引出和中和器耦合电压.本文开展不同磁路和天线位置下2 cm ECRIT离子束流和耦合电压变化规律的实验研究.通过比较不同磁路的离子源和中和器的束流引出特性,选出合理的磁路结构,再比较不同天线位置对束流引出的影响.归纳了磁路和天线位置对ECRIT的性能影响规律,得到合理的推力器结构.实验结果表明:功率和流量的增加有助于提高离子引出束流和降低电子引出压;保持天线空间位置不变,合理的磁路结构能增大电子获能并减小粒子损失,从而提高引出离子束流并降低耦合电压;在合理磁路结构条件下,离子源和中和器存在有利于离子引出和降低耦合电压的合理天线位置.根据实验结果选择出结构较优的中和器和离子源进行中和实验.结果表明:有无中和器工作时对离子源束流引出的影响较小;功率和流量为1 W, 0.1 sccm (1 sccm=1 mL/min)的中和器与功率和流量为2 W, 0.3 sccm的离子源能良好匹配工作,性能指标为离子束流5.3 mA、放电损耗337.5 W/A、推进剂利用率24.7%、推力368.6μN、比冲1277.6 s、中和器耦合电压17.4 V.研究结果有助于理解推力器工作机理,并为设计和性能优化提供参考.

摘要：为满足航天和生物医疗等应用中对低功耗小型低温液体循环泵的需求,采用数值模拟和3D打印叶轮迭代优化方法设计了叶轮和诱导轮结构,研制了一款10 L/min流量、百瓦以下功率的小体积低温离心泵。搭建了一套小型低温泵闭式回路性能测试系统,完成了以液氮为介质的低温工况泵性能测试。获得了转速在4500~8000 r/min范围内的低温泵外特性曲线,研究了泵前流体压力(表压140~800 kPa)对低温泵扬程的影响规律。研究结果表明:该小型低温离心泵在小流量小扬程下运行稳定;随着流量的增加,功率先近似线性增长,而后增长速率逐渐减小;当转速增加时,功率线性增长区域的斜率变大且效率曲线开始出现峰值;转速越大,则最佳效率工况点越向大流量区域偏移,在额定转速6500 r/min时,最佳效率工况点为流量10 L/min,扬程为7.12 m;入口压力高于200 kPa时,低温泵扬程对压力变化不敏感。本文研究应可为小流量低温流体驱动应用的解决方案提供参考。

摘要：动态推力测量过程中的干扰信号频谱经常与有用信号重叠,经典的模拟滤波或数字滤波方法难以取得良好的效果。基于LMS的自适应滤波器具有自动调整其自身参数的能力,几乎不需要信号和噪声特征的先验知识。针对不同的动态推力测量信号,设计不同的滤波器结构,以实现相应的周期信号提取以及信号增强。仿真结果表明,相比传统数字滤波,基于LMS的自适应滤波方法具有明显的优越性。处理实测数据时,对动态推力测量系统的辨识或对动态推力信号特征的先验知识有助于增强自适应滤波的效果。

摘要：霍尔推力器的通道磁场是推力器核心设计因素,对工质电离率和性能有重要影响作用。为深入揭示通道中线磁感应强度峰值Bmax对气体电离率的影响规律与机制,以数值模拟方法进行研究。数值模型采用单元粒子方法 (PIC)结合蒙特卡洛碰撞(MCC)方法,同时考虑电子的近壁传导作用。为验证数值模型的精度和修正模型中的经验参数,在真空罐内开展推力测量试验,以推力的测量值和计算值进行对比,修正后的模型计算误差可控制在7.5%以内。在此基础上,针对霍尔推力器通道不同的Bmax对中性气体电离率的影响规律和机理进行数值分析,发现电离率对应Bmax的变化曲线存在4个阶段:缓慢升高、急速升高、浮动不变和逐渐降低,原因为电子运动路程和激发碰撞的“短板效应”在不同Bmax下对电离碰撞产生限制程度不同。

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。

摘要：对纤维缠绕球形贮箱在外压、内压和温差等作用下,进行应力、变形和稳定性等结构刚度分析。结果表明,与金属材料贮箱相比,纤维缠绕球形贮箱具有显著的刚度约束条件,如临界卸载内压和临界温差等。纤维缠绕球形贮箱在按强度要求进行结构设计和分析的基础上,还需校核刚度约束条件。为此,提出了纤维缠绕球形贮箱结构稳定性的各类临界载荷包括外压、卸载内压和温差等的计算公式及判据,为结构方案设计和研制的试验提供参考。