压电比例阀调节的氙气微推进系统流量特性仿真研究 被引量：9

1

作者 汪旭东 李国岫 +2 位作者 陈君 刘旭辉 李洪萌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2867-2873,共7页

基于压电比例阀驱动的氙气微推进系统是目前国际的发展趋势。压电比例阀作为该类型推进系统的核心组件,其性能将直接影响系统流量特性和推力。本文首先采用AMESim软件对某型氙气工作压力为0.3MPa的压电驱动氙气微推进系统进行建模,并对... 基于压电比例阀驱动的氙气微推进系统是目前国际的发展趋势。压电比例阀作为该类型推进系统的核心组件,其性能将直接影响系统流量特性和推力。本文首先采用AMESim软件对某型氙气工作压力为0.3MPa的压电驱动氙气微推进系统进行建模,并对系统填充过程中的气瓶与减压阀工作特性进行分析。然后研究了不同减压阀反馈腔压力条件下的减压阀与压电比例阀的阀芯运动和氙气质量流量特性。最后,分析了压电比例阀驱动电压对开机过程中的压电比例阀阀针位移、氙气质量流量特性的影响规律。结果显示,压电比例阀阀针在通电后迅速开启,其最终的稳定升程为3.7μm。系统的氙气质量流量的稳定值为5.63mg/s。减压阀反馈腔内的氙气压力越大,压电比例阀开启后的氙气质量流量稳定值越大且响应时间越长。仿真结果表明,本次研究的氙气微推进系统可以通过改变驱动电压实现对氙气质量流量的线性调节,系统氙气质量流量可在较短时间内达到目标值。 展开更多

关键词 无拖曳卫星 氙气微推进系统 AMESIM仿真 流量特性

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N_2O单组元微推进系统及其喷管流场的初步研究 被引量：11

2

作者 方杰 田辉 蔡国飙 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期495-498,共4页

针对利用N2O单组元催化分解产生热气、用于精确控制飞行器姿态的微推进系统,提出了初步的系统方案和主要设计参数。通过数值仿真,对设计推力为1N的微推进器喷管在高空工况的内流场和真空羽流场进行了研究。计算得到喷管的推力为1.041N,... 针对利用N2O单组元催化分解产生热气、用于精确控制飞行器姿态的微推进系统,提出了初步的系统方案和主要设计参数。通过数值仿真,对设计推力为1N的微推进器喷管在高空工况的内流场和真空羽流场进行了研究。计算得到喷管的推力为1.041N,比冲为1922.7N.s/kg,从而验证了喷管相关设计参数的合理性。理论分析为后续的地面试验件的设计加工及其热试车提供了有益的参考。 展开更多

关键词 微推进系统^+ 喷管 数值仿真 优化

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FMMR微推进系统推力测量装置研究 被引量：5

3

作者 栾希亭 张晰哲 +2 位作者 韩先伟 陈祖奎 毛根旺 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期525-528,共4页

为了对自由分子流微型电阻加热推力器(FMMR)微推进系统的性能进行试验研究,设计了一个基于天平原理的微推力测量装置,装置采用微推力器自重与推力相分离、触点式外接供电和推进系统集成方法,有效消除了供电电缆和推进剂供应管路的影响... 为了对自由分子流微型电阻加热推力器(FMMR)微推进系统的性能进行试验研究,设计了一个基于天平原理的微推力测量装置,装置采用微推力器自重与推力相分离、触点式外接供电和推进系统集成方法,有效消除了供电电缆和推进剂供应管路的影响。结果表明,测量精度可达±8%,能够满足mN级微小推力测量的精度要求;同时,通过对结构进行一定改动,该装置还可用于测量其他集成化微推进系统的推力。 展开更多

关键词 微推进系统 微小推力测量装置 天平原理

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N_2O单组元微推进系统贮箱自增压特性 被引量：9

4

作者 孙威 方杰 蔡国飙 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期1290-1293,共4页

建立了氧化亚氮(N2O)贮箱自增压地面试验系统,针对亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的推进剂自增压供给过程开展了初步测试试验.基于三区域集总参数物理模型建立了氧化亚氮单组元微推进系统贮箱自增压数学模型,针对相同试验条件下的贮箱... 建立了氧化亚氮(N2O)贮箱自增压地面试验系统,针对亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的推进剂自增压供给过程开展了初步测试试验.基于三区域集总参数物理模型建立了氧化亚氮单组元微推进系统贮箱自增压数学模型,针对相同试验条件下的贮箱自增压过程开展了数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,验证了仿真模型的准确性.仿真及试验结果均表明,为了确保推力器工作全过程中推进剂供应稳定,在亚牛级氧化亚氮单组元微推进系统的自增压过程中需要对氧化亚氮贮箱进行热量补偿来保证贮箱压力的稳定性,而贮箱压力下降速度分别随着贮箱初始充填率的减少、贮箱容积的减小及氧化亚氮质量流率的增加而增大. 展开更多

关键词 微推进系统 氧化亚氮(N2O) 推进剂贮箱 自增压

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无拖曳卫星氮气微推进系统填充与开机工作特性的仿真研究 被引量：3

5

作者 汪旭东 李国岫 +2 位作者 陈君 李洪萌 虞育松 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1367-1374,共8页

采用AMESim软件对氮气贮存压力为1.5×10^7 Pa、推力范围为mN级的压电驱动的氮气微推进系统进行建模。研究了氮气填充过程中氮气瓶、减压阀的压力和质量流量瞬态特性。分析了整合喷管的压电比例阀在开机过程中的瞬态工作特性。最后... 采用AMESim软件对氮气贮存压力为1.5×10^7 Pa、推力范围为mN级的压电驱动的氮气微推进系统进行建模。研究了氮气填充过程中氮气瓶、减压阀的压力和质量流量瞬态特性。分析了整合喷管的压电比例阀在开机过程中的瞬态工作特性。最后,研究了驱动电压对压电比例阀在开机过程中的阀芯位移和喷管推力瞬态值、阀芯运动和推力响应时间的影响规律。结果显示,当驱动电压为80 V时,阀芯的响应时间和稳定位移分别为0.64 ms和3.67μm。开机后8 ms,喷管推力达到稳定值(0.588 mN)。压电比例阀阀芯的开启响应快速,且驱动电压与喷管推力之间存在良好的线性关系,说明推力可通过改变驱动电压进行mN级的线性调节。 展开更多

关键词 无拖曳卫星 氮气微推进系统 AMESIM仿真 工作特性

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现代小卫星的微推进系统 被引量：27

6

作者 林来兴 《航天器工程》 2010年第6期13-20,共8页

现代小卫星,发展迅速,不仅要姿态控制,还要轨道控制,甚至要有轨道机动能力。为此,必须开发研究与其相应的微推进系统。文章首先研究现有推进系统的技术性能;提出对微推进系统的要求;给出适应小卫星的微推进系统,有四个种类,近20个微推进... 现代小卫星,发展迅速,不仅要姿态控制,还要轨道控制,甚至要有轨道机动能力。为此,必须开发研究与其相应的微推进系统。文章首先研究现有推进系统的技术性能;提出对微推进系统的要求;给出适应小卫星的微推进系统,有四个种类,近20个微推进器;最后提出选择微推进器的原则和建议。 展开更多

关键词 小卫星 微推进系统 化学微推进器 电微推进器 数字固体微推进器

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自增压式丁烷微推进系统建模与工作特性仿真研究

7

作者 任世勇 虞育松 +3 位作者 汪旭东 陈君 刘旭辉 张榛 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期76-84,共9页

利用AMESim+AMESet建立了丁烷微推进系统一维仿真模型,该模型包含:考虑丁烷相变的自增压贮箱、稳压气容、PID控制的电加热推力器等组件.研究自增压贮箱、电磁阀、气容和推力器的静态工作特性,分析气容体积和推力器加热功率以及推力器扩... 利用AMESim+AMESet建立了丁烷微推进系统一维仿真模型,该模型包含:考虑丁烷相变的自增压贮箱、稳压气容、PID控制的电加热推力器等组件.研究自增压贮箱、电磁阀、气容和推力器的静态工作特性,分析气容体积和推力器加热功率以及推力器扩张比对系统工作特性的影响,对丁烷推进系统的动态响应特性进行探讨.结果显示,自增压贮箱内流体在温控系统的控制下能够实现稳定的压力,在变目标推力时系统的响应较快,增加气容体积有利于提高系统工作稳定性.当前推进系统在稳定工作时的推力器最大质量流量为0.079 g/s,最大推力为102 mN.贮箱自增压过程中PID温控对贮箱内工质压力具有重要影响.无温控时,推进剂的持续流入和蒸发造成贮箱液体丁烷排空时的气容压力下降了19.5%;施加PID温度控制后,气容内工质压力稳定在0.302 MPa,工质温度会快速稳定在293.15 K附近.较大的气容体积能够让推力输出更稳定.通过电加热推力器腔体内的丁烷气体可以有效提高推力.推力器加热功率从0 W增加到30 W时,推力从92 mN增加到114 mN,比冲效率从76.2%增加到94.3%. 展开更多

关键词 丁烷 自增压 微推进系统 推力性能 一维模型

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微电推进贮供系统开发与系统级仿真研究

8

作者 李沛然 王伟宗 +1 位作者 陈阳 孙臻琦 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期82-91,共10页

针对传统电推进贮供系统应用于微小卫星任务时重量和体积庞大的问题,提出一套小型化、轻质化、低成本的微电推进贮供系统设计方案并进行了开发工作。采用聚醚醚酮复合材料(PEEK)制作的毛细管替代金属毛细管用于微流量控制,以氪气为工质... 针对传统电推进贮供系统应用于微小卫星任务时重量和体积庞大的问题,提出一套小型化、轻质化、低成本的微电推进贮供系统设计方案并进行了开发工作。采用聚醚醚酮复合材料(PEEK)制作的毛细管替代金属毛细管用于微流量控制,以氪气为工质进行试验,验证了其能够在±1%控制精度内实现0.0291~0.4145 mg/s的稳定流量输出。本文在Amesim中构建系统级一维瞬变模型,进行微电推进贮供系统仿真,并与试验结果对比验证模型的有效性与准确性。对仿真结果进一步分析阐述了系统从启动到稳定工作过程中压强超调、稳定段流量波动等工作特性以及减压器弹簧及膜片刚度、毛细管内径等关键参数的影响规律,通过对各部件热力状态参数动态变化的分析揭示了工质气体向下游供给过程中流动、传热与控制耦合作用的物理机制。 展开更多

关键词 微电推进贮供系统 氪气 PEEK毛细管 微流量控制 系统级一维瞬变模型

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含硼燃料在微小圆管中的点火燃烧特性 被引量：6

9

作者 李和平 杨卫娟 +3 位作者 汪洋 敖文 刘建忠 周俊虎 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期917-922,共6页

为了研究高氯酸铵(AP)作为氧化剂的几种含硼(B)燃料配方在微小圆管中的点火燃烧特性,借助高速摄影仪和光线光谱仪,并用Grafula软件处理高速图得到燃速.结果表明:当含硼燃料配方中,B的质量分数为1/2时,燃烧持续、均匀、稳定,燃速是4.25mm... 为了研究高氯酸铵(AP)作为氧化剂的几种含硼(B)燃料配方在微小圆管中的点火燃烧特性,借助高速摄影仪和光线光谱仪,并用Grafula软件处理高速图得到燃速.结果表明:当含硼燃料配方中,B的质量分数为1/2时,燃烧持续、均匀、稳定,燃速是4.25mm/s;B的质量分数为2/3、3/4、4/5时,后半段燃料被喷出圆管;B的质量分数为5/6时,反应不能自维持.且随着B的质量分数增大,光谱强度减弱,持续燃烧时间缩短,燃烧最剧烈的时刻提前,反应剧烈程度和燃烧稳定性均降低.因此合理的含硼燃料配方可以克服微推进系统中推进剂稳定点火和燃烧困难的问题. 展开更多

关键词 微推进系统 硼 高氯酸铵 微小圆管 点火燃烧特性

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传热对微型发动机预混催化燃烧特性影响的研究 被引量：3

10

作者 陈俊杰 闫龙飞 +1 位作者 宋稳亚 刘志超 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1363-1371,共9页

为了研究传热对微型发动机燃烧室内甲烷催化燃烧特性的影响,采用CH4和空气的预混合气体,对在活塞上表面和燃烧室顶部涂有Pt-La/γ-Al2O3催化剂的传热情况下的微型发动机的催化燃烧特性进行了实验研究及数值模拟,详细对比分析了3种典型... 为了研究传热对微型发动机燃烧室内甲烷催化燃烧特性的影响,采用CH4和空气的预混合气体,对在活塞上表面和燃烧室顶部涂有Pt-La/γ-Al2O3催化剂的传热情况下的微型发动机的催化燃烧特性进行了实验研究及数值模拟,详细对比分析了3种典型的管壁材料(Si,Fe和矾土),有、无催化涂层及绝热与传热情况下的微型发动机燃烧室内CH4的催化燃烧特性。结果表明:对于Pt-La/γ-Al2O3催化下自由活塞式的微型发动机,受尺度减小引起的传热损失对催化燃烧过程影响不大;有催化情况下的燃烧效率明显高于无催化,催化燃烧具有更高的燃烧室内温度,可以实现更高的动力和电能输出,微型发动机(MEMS微推进系统)具有更高的输出功率和能量密度;管壁材料为导热系数较小的矾土的催化燃烧效率略高于导热系数较大的Si;微型发动机燃烧室的壁面材料应采用具有承受应力高、适应温度广、机械性能及抗变形能力强等优点的耐火陶瓷。 展开更多

关键词 微型发动机 传热 催化燃烧 燃烧特性 预混燃烧 微推进系统

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基于MEMS技术的微型阀研究 被引量：3

11

作者 张晰哲 唐周强 +2 位作者 韩先伟 管海兵 宦飞 《火箭推进》 CAS 2010年第1期8-12,共5页

根据微机电系统(MEMS)技术和微型阀技术的研究现状与发展趋势,在微型阀致动机理分析和性能对比的基础上,通过对微型阀结构的理论计算和数值模拟,论证了静电致动和压电致动两种微型阀方案,确定了微推进系统用微型阀的主要技术参数和性能... 根据微机电系统(MEMS)技术和微型阀技术的研究现状与发展趋势,在微型阀致动机理分析和性能对比的基础上,通过对微型阀结构的理论计算和数值模拟,论证了静电致动和压电致动两种微型阀方案,确定了微推进系统用微型阀的主要技术参数和性能指标;通过结构设计和MEMS工艺攻关,完成了基于MEMS技术的压电致动微型阀原理样件制造,并进行了初步的原理试验验证和性能检测。结果表明,基于MEMS技术的压电致动微型阀原理可行,方案合理;通过进一步的结构优化,解决多层键合和系统封装工艺,可以获得高性能的微型阀,为小型、轻质和集成化微推进系统研制奠定基础。 展开更多

关键词 微机电系统 微推进系统 静电微型阀 压电微型阀

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自由分子流微电热推力器工作特性和性能研究 被引量：4

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作者 韩先伟 唐周强 +2 位作者 陶文铨 张贵田 张恩昭 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期83-86,90,共5页

微推进地面试验系统由推进剂贮存供应控制单元、电源供应控制单元、虚拟仪器测控单元和推力器等组成。通过FMMR的设计加工和地面试验系统建设,在大气状态下,对FMMR的工作特性和性能进行研究,并与理论分析和数值模拟计算结果进行了对比... 微推进地面试验系统由推进剂贮存供应控制单元、电源供应控制单元、虚拟仪器测控单元和推力器等组成。通过FMMR的设计加工和地面试验系统建设,在大气状态下,对FMMR的工作特性和性能进行研究,并与理论分析和数值模拟计算结果进行了对比分析。研究结果表明,在大气状态下,基于MEMS的薄膜温度传感器和薄膜加热器工作稳定;当输入功率为14.6W,工作压强为100Pa时,推力器工作温度为600K。推进剂工质为N2时,质量流量为3.720mg/s,比冲为54.254s,推力为1.979mN;推进剂工质为H2O时,质量流量为2.976mg/s,比冲为68.163s,推力为2.000mN。FMMR的各项性能参数与理论分析结果一致。通过优化设计和系统集成,FMMR的性能将得到进一步提高。 展开更多

关键词 自由分子流微电热推力器 微机电系统 微推进系统 地面试验 输入功率 比冲

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μN级推力器设计与实验研究

13

作者 王豪 穆建超 +3 位作者 丛麟骁 李英民 刘捷 乔从丰 《中国科学院大学学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期412-420,共9页

面向精确姿态控制和轨道调整的空间探测任务对航天器推进系统提出微推力、高精度、宽范围连续可调的要求。会切型霍尔推力器具有结构简单、推力范围大、推功比高和寿命长的特点,提出一种通道更窄,磁场更强的μN级会切型霍尔推力器。在... 面向精确姿态控制和轨道调整的空间探测任务对航天器推进系统提出微推力、高精度、宽范围连续可调的要求。会切型霍尔推力器具有结构简单、推力范围大、推功比高和寿命长的特点,提出一种通道更窄,磁场更强的μN级会切型霍尔推力器。在微流量条件下,较窄的通道增大了放电室内推进剂的密度,较强的磁场提高电子的约束效率,促进了电子与推进剂原子的碰撞电离过程,容易实现推进器稳定的推力输出。实验结果表明,选用推进剂Xe,工况为流量范围0.5~1.0 sccm,电压范围0~300 V,实现推力输出范围5.4~518.9μN,响应时间优于150 ms,推力噪声在0.05~1 Hz频段达到0.1μN/Hz^(1/2)。当推进剂Xe流量为0.5 sccm,电压为500 V时,推力输出达到50μN,比冲达到104 s。通过优化磁场设计等,μN级会切型霍尔推力器性能可以进一步提升,有望满足空间探测任务需要。 展开更多

关键词 空间电推进 霍尔推力器 微推进系统 推力测量 引力波探测

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