自由分子流微电热推力器(FMMR)流动模拟与喷嘴型面分析

FMMR是一种工作在自由分子流状态下的微电热推力器。考虑稀薄效应对FMMR喷嘴型面设计和分析的影响,采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法模拟等截面、扩张型面、收缩-扩张型面3种不同喷嘴内的气体流动,分析了各种喷嘴型面对推力器性能的影响规律。结果表明,FMMR采用扩张喷嘴相对于等截面喷嘴,有较大的性能提升,推力最大可增加38%,比冲最大可增加23%;采用收缩-扩张喷嘴较扩张喷嘴能进一步使推力增加21%,但对比冲无明显改善。

微型推进系统技术方案研究

将微机电系统(MEMS)技术应用于微推进系统可以降低成本,减少风险,并可满足微型航天器对性能、体积和质量等的特殊要求。本文针对微电热推力器(FMMR)和微型双组元液体火箭发动机的技术方案进行研究,采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法,对影响FMMR工作特性的因素进行了研究,并对其进行了性能评估;应用商用FLUANT软件,计算并分析了二维喷管流场的附面层情况;对无毒液体推进剂进行点火试验选择。研究结果表明,对于FMMR当采用H2O作为推进剂工质,比冲为68.247s,推力为0.225mN,效率为52.6%。通过采取其它措施可以进一步提高比冲、推力和效率。对于微型双组元液体火箭发动机,采用醇类作燃料时,起动平稳、响应时间短。通过系统集成和一体化设计,微推进系统在未来微型航天器上具有广阔的应用前景。

自由分子流微电热推力器流动模拟与性能预示

为了精确的预示自由分子流推力器（FMMR）在不同工质、工况下的性能，采用直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法模拟FMMR内气体流动，计算了不同工质气体、工作压强和加热温度条件下的FMMR推力、比冲等性能，分析了工质、工作压强和加热温度对FMMR性能的影响。计算和分析结果表明，工质气体的选择不影响FMMR的推力性能，但随着工质气体相对分子质量的减小，推力器比冲迅速增加；在总压50～500Pa，温度300～600K条件下，推力器的比冲随总压和加热温度的增大而增加，推力随加热温度增大而减小，随总压增大而增大。