微小超高压冷气推进系统动态工作性能仿真研究

用Amesim一维仿真软件对某微小超高压冷气推进系统(以下简称冷气推进系统)的填充过程、开机过程以及关机过程等动态工作特性性能进行了仿真分析。冷气推进系统包括气瓶、减压阀、电磁阀和喷管等四大组件,通过建立各组件的子模型建立了整个冷气推进系统的仿真模型。仿真结果与实验结果相吻合,验证了仿真模型的准确性。仿真结果表明该冷气推进系统的工作推力可达约200mN。

在轨冷气推进系统泄漏估计

针对近地卫星长期管理与测控中冷气推进系统的泄漏问题,在轨道动力学数据基础上分析光照角漂移与半长轴衰减变化,利用气态方程对推进剂的泄漏率进行估计,进而对剩余推进剂进行预测,并对冷气泄漏造成的姿态扰动进行估计,同时在公式推导基础上对泄漏率估计进行计算误差分析,结合实际在轨的压力、温度等遥测数据进行检验。结果表明,在压力接近13MPa的初始条件之下,冷气推进系统的工质泄漏率在入轨的约前5y的时间里大致在150~450Pa·cm^3·s^(-1)之间振荡变化,在之后的时间里渐趋于275Pa·cm^3·s^(-1)稳定,与之对应的稳定的氮气质量泄漏率约为3.4μg/s;在轨10y时,推进剂质量的剩余率大于85%,预测入轨30y后的剩余率仍然优于60%;姿态角、磁力矩器电流、动量轮转速等数据表明冷气泄漏对卫星姿态扰动很小,可忽略不计。估计与预测结果可应用于在轨航天器长期管理与遥测诊断辅助、器件健康状态评估。

冷气推进系统内弹道计算方法研究

冷气推进系统是一种结构简单、性能稳定、易于实现推力调节的动力系统,文章建立了冷气推进系统的内弹道计算方法,进行了不同气体作为工质情况下的冷气推进系统的内弹道计算,并得出了适宜于作为冷气推进系统的工质,通过改变冷气推进系统喷管喉部面积可以较为简单的改变冷气推进系统的推力。

微小冷气推进技术的应用现状和发展

冷气推进系统是我国卫星推进系统最早选用的推进系统,也是我国卫星推进系统起步和发展的基础,有着17颗卫星使用成功的业绩。本文分析了国内外冷气推进系统的现状和各个重要部件的发展趋势,并对航天员离开空间试验室或航天飞机进行太空机动飞行的单元航天器进行了初步的分析。

卫星推进系统的历史、现状和未来

本文概括性地论述了我国已发射和即将发射的卫星推进系统主要技术状态和性能指标，描述了卫星用冷气推进系统、单组元推进系统和双组元推进系统的主要特点。对我国今后卫星推进系统所要重点解决和突破的关键技术提出了建议。

卫星气体工质剩余量高精度显式计算方法

为获取卫星气体工质在高压下的剩余量,研究气体密度的不同算法,结果显示:基于理想气体状态方程的密度计算在高压下存在误差;Redliche-Kwong(RK)方程对氮气密度的计算与NIST数据库查询结果最为接近。为在判读卫星实时遥测数据期间快速获取气体工质剩余量,基于数学拟合公式提出一种气体工质剩余量的显式计算方法,并采用气瓶容积随压力变化的线性模型对气瓶膨胀的影响进行修正。地面试验结果表明,该显式计算方法与实际测试结果符合良好,气瓶随压力的膨胀量呈线性变化,气瓶容积修正能够有效减小计算结果的误差。该方法针对某卫星冷气推进系统的计算结果显示,计算剩余量的不确定度为180 g,相对不确定度为0.62%。