气浮台冷气推力测试装置的系统设计

设计了一套用于五自由度气浮台的冷气推力测试装置,对冷气推力大小、流量及推力动态特性进行了相应的理论分析和实验研究,确定了满足五自由度气浮台性能指标的冷气推进系统相关部件参数,并建立了较精确的系统模型。

冷气推力器泄漏机理分析及改进

针对某冷气推力器在总装测试时出现的泄漏故障,采用压力真空法开展了推力器漏率复测,结果表明该推力器内漏率超标。产品分解后对推力器零组件的损伤及多余物等情况进行检查,发现推力器阀门非金属(聚四氟乙烯)密封面的环形密封接触凹痕内部存在一道贯穿性伤痕;经扫描电镜测量,伤痕造成的微小通道长度约220μm,直径约13.7μm。采用分子流漏率计算公式对该通道造成的泄漏率进行计算,结果显示非金属密封面贯穿性伤痕通道产生的漏率值为5.1×10^(-5)Pa·m^(3)/s,与压力真空法测得漏率值相符合。在此基础上,总结出多余物填堵密封面、密封面伤痕和阀芯偏斜等三种典型的阀门内漏故障模式,比较分析了不同故障模式下密封面的形态特征,提出了相应的检测改进措施。

微型冷气推力器电磁驱动方案优化设计

对螺线管驱动式微型冷气推力器电磁驱动方案相关设计指标进行分析和梳理,确定电磁驱动线圈的评价指标。将CAE分析与综合评价方法相结合,利用经验证有效的微型冷气推力器电磁驱动仿真模型,完成符合指标要求的驱动方案集设计,进而采用组合赋权法对方案集中各方案进行综合评价,并根据评价结果指导样机改进,样机测试结果与设计结果一致性良好。

不同介质条件下冷气微推力器推力特性研究

搭建了冷气微推力器推力测量实验系统,研究了不同介质条件下冷气微推力器的推力特性.改变入口和环境压力分析推力、质量流率及比冲变化规律;对实验数据进行函数拟合,推算出真空环境下的推力值.实验结果表明:入口压力为0.86 MPa时N_2和NH_3的真空推力为90.46mN和103.42mN,与真空环境相比,地面推力至少降低50%,地面与真空环境下推力性能差异较大;真空环境下NH_3的推力比N_2高出13%,液氨的真空闪蒸特性能明显提高微推力器的推力;测量的推力实验值与理论计算的偏差小于10%,表明实验系统能够精确测量微推力.

微小推力冷气发动机动静态性能实验研究

针对所设计的微小推力冷气发动机进行高空模拟试验,搭建了试验系统,并应用推力测试装置测量了发动机不同推进剂下的推力和比冲,得到了发动机的稳态特征参数,当分别以丙烷和氮气为推进剂时,平均比冲分别为83.5s和75.6s。为了获得发动机的动态特征参数,对推力测量装置进行了负阶跃力和正阶跃力动态标定,通过标定数据的对比验证得到推力测量系统的延迟时间为90ms;进而在特定试验工况下,给出了发动机和推力测量装置实际上升时间的计算方法,得到丙烷质量流量为40mg/s时,发动机的上升时间为27.1ms。

应用于冷气微推力器的压电晶片驱动稳定性分析

针对多自由度压电晶片驱动机构,建立了多自由度质量—弹簧—阻尼等效模型。通过对压电晶片驱动机构模型中等效刚度和阻尼系数变参数研究系统在不同情况下的阶跃响应及系统稳定性。通过进一步的数值仿真,确定压电晶片驱动机构虽然不可控,但仍然是镇定系统,验证了微推力器中首次应用压电晶片驱动机构的合理性,该系统的阶跃响应快且稳定在3.34×10-6m。

空间极小推力宽范围可调推进技术研究进展

空间极小推力宽范围可调推进技术是高精度航天器重点支撑技术,其性能决定了高精度控制任务的成败.在分析了空间极小推力宽范围可调推进技术内涵的基础上,对典型的宽范围极小推力冷气推进技术、电推进技术进行了国内外研究情况分析.研究分析了空间极小推力宽范围可调推进技术中涉及到的关键技术,如极小推力模型及高精度闭环控制技术、高精度流量驱动控制技术、高精度流量测量技术、高精度极小推力测试技术.对空间极小推力宽范围可调推进技术的发展现状和发展趋势进行了总结,给出了我国空间极小推力宽范围可调推进技术的发展建议.首次全面、系统地对空间极小推力宽范围可调推进技术进行了综述、总结和展望.

面向空间引力波探测任务的微推进技术研究进展

微推力器是实现空间引力波探测中无拖曳控制任务的关键。本文在分析空间引力波探测无拖曳控制系统对微推力器要求基础上,通过微推进技术原理开展分析,梳理出了满足要求的微推力器,包括冷气推力器、波电离离子推力器、会切磁场型霍尔推力器和场致发射推力器4种备选方案,并介绍了4种推力器以及基于推力器的无拖曳控制国内外相关研究现状。在此基础上,本文介绍了天琴计划开展以来针对这几种微推力器的研制进展,并对后续应用于引力波探测的微推进技术研究方向进行展望。

N2O微推进技术研究

近年来，国内外对微小卫星的需求日益广泛，微小卫星为了完成任务都必须具备一定的轨道维持能力和机动能力，由此，推进系统便是卫星执行部件不可或缺的组成部分。显然低廉、轻质、小型、安全便是对这种推进系统的基本要求。而N2O微推进技术则是满足这些要求的适合选择。本文重点介绍了这种微型推进系统技术及其关键部件。