航天器推进系统发动机动态特性研究

以一维流体瞬变理论为基础,采用特征线有限差分格式,编制航天器推进系统液体推进剂火箭发动机动态过程的通用仿真软件,并对某多台发动机系统的动态特性进行研究。结果表明,该模型较好地描述了系统瞬变特性和水击现象,所开发的软件可方便进行其它推进系统的分析,为发动机系统设计和优化提供指导。

一种基于解析冗余关系的半定性故障隔离方法在航天器推进系统中的应用

针对航天器推进系统的时变特性以及随机因素给故障隔离带来的困难,提出了基于Z-检验分析和解析冗余关系相结合的半定性故障隔离方法。基于状态空间转换的思想,运用基于系统诊断键合图模型建立的解析冗余关系挖掘系统时不变的结构特征空间信息,并对解析冗余关系残差进行趋势分析获取时不变、具有残差变化方向的故障特征矩阵,针对存在随机因素对残差定性化的影响,利用了Z-检验分析对残差进行定性化获取观察特征,通过观测特征与故障特征的比较进行系统故障隔离。将该方法应用于推进系统的故障隔离中,结果证明了该方法能有效避免获取推进系统时变诊断准则以及来自系统建模和参数测量等随机因素的干扰,提高了推进系统故障隔离的鲁棒性。

航天器推进系统模块化建模方法

为了研究由复杂增压气路和推进剂供应管路组成的航天器推进系统的动力学问题,基于AMESim软件平台,构建了模块化、可扩展的航天器推进系统仿真模型UPSSim。模型中,增压气路采用分段集中参数模型,推进剂供应管路采用分布参数模型,并考虑了系统各组件与环境的换热。对某型轨控发动机的变轨过程进行了仿真,UPSSim能准确模拟该发动机变轨过程中系统参数的变化,计算结果与设计性能参数、飞行遥测数据吻合较好。仿真结果表明,本文所采用的模块化建模与仿真方法适用于复杂管网的建模,在航天器推进系统仿真建模与仿真领域具有较好的应用前景。

航天器推进系统管路充填过程动态特性(Ⅱ)实验模拟与结果评估

针对某一具有工程背景的卫星推进系统 ,建立了一个包括抽真空设备的实验模拟系统 ,以水为介质进行真空充填过程实验研究 ,结果表明充填过程中存在较强水击 ;利用数学模型对实验室系统充填过程进行仿真 ,计算结果与实验测量值吻合 。

超声波流量计在航天器推进系统中的应用分析

超声波流量计作为一种先进的流量计量仪器已经在工业上得到广泛的应用,其高精度、易安装、不受环境因素影响等特性为航天器在轨推进剂计量带来了新的思路.超声波的反射特性使得该装置也可作为推进剂管路内流体状态的监测及故障诊断的有力工具.简介了超声波流量计的原理及发展,分析了该装置对航天器推进系统的计量及检测的适用性,并针对该项技术在中国航天器推进系统中的应用提出了具体建议.

航天器推进系统故障诊断专家系统中的若干问题

论述了设计航天器推进系统故障监测与诊断专家系统的重要性和必要性,并从工程观点出发,对设计该系统所涉及到的故障模式分析、特征参数选取、故障诊断专家系统的设计原则等方面提出了若干值得注意的问题和应对策略。

航天器推进系统气液路故障仿真

为了研究和分析航天器推进系统气液路故障的发展变化规律及对整个推进系统性能的影响,在某挤压式航天器推进系统仿真模型的基础上,分别采用Realizable k-ε湍流模型和一维可压缩流模型对气路泄漏和堵塞故障进行动态仿真,采用一维不可压瞬变管流模型与变流量系数模型对液路泄漏和堵塞故障进行仿真分析。仿真结果表明:推进系统增压气路堵塞和泄漏故障,会导致增压不足,使推进剂供应管路压强下降;推进剂供应管路堵塞故障和泄漏故障会导致混合比偏离设计值,使推进系统性能降低。两类故障都会引起推力不足,致使系统性能降低。两者的不同之处在于:堵塞故障下,故障组件上游压强高于额定工况,推进剂消耗低于额定工况;泄漏故障下,故障组件上游压强低于额定工况,推进剂消耗高于额定工况。

航天器推进系统故障诊断专家系统的研制开发

论述了设计航天器推进系统故障监测与诊断专家系统的重要性和必要性。并结合具体工程背景所研制开发的诊断系统， 研究了其主要的设计思想、特点、功能以及软件需求分析。

航天器推进系统漏率测试不确定度评定

基于常压氦质谱累积检漏,提出了航天器推进系统漏率测试不确定度评定方法,建立了一元一次线性数学模型,运用最小二乘法理论对比分析了氦气累积过程和漏率标定过程的A类和B类不确定度计算结果,试验验证检漏不确定度评定的影响因素,认为氦气累积过程B类不确定度对航天器推进系统漏率测试结果的不确定度评定影响较大,而B类不确定度主要来源于检测仪器的固有测试误差,同时总结了检漏仪测试数据变化量与漏率测试不确定度的关系,为提高航天器推进系统漏率计算结果精准性指明了方向。

航天器推进系统水击及其抑制方法

针对航天器推进系统充填和关机过程水击这一动力学问题,基于已建立的航天器推进系统仿真模型,开展了某型推进系统的仿真研究,并重点分析了节流孔、弯管对推进剂供应管路水击的抑制作用.研究结果表明:①在推进系统充填和关机过程中,其不同位置均出现了明显的水击现象,充填过程水击频率较低,而关机过程水击频率较高,关机过程的水击峰值压力显著高于充填过程;②节流孔可显著削弱充填过程中的压力和流量振荡,关机过程的水击需要由较小的节流孔才能有效抑制;③弯管可明显削弱充填过程中的压力和流量振荡,对流量振荡的抑制效果尤为显著,但弯管对关机过程水击的抑制效果不明显.

基于气相色谱法的电推进航天器氙气泄漏检测系统

为了能够对电推进航天器加注后的泄漏进行检测，对氙气泄漏检测方法和关键技术进行研究，研制了一套基于气相色谱法的氙气泄漏检测系统。试验结果表明，氙气体积分数在1×10-7～5×10-4之间时，系统可以定性定量判断氙气的真实泄漏量（1.0×10-5～5.0×10-2Pa·m3·s-1）；而当氙气体积分数超过5×10-4时，则应定性判断电推进系统有大泄漏（泄漏量＞10-2Pa·m3·s-1）。检测系统能够满足电推进航天器加注后泄漏检测任务的要求。

气相色谱法在电推进航天器泄漏检测中的应用研究

本文对电推进航天器加注后氙气泄漏技术进行研究,给出基于气相色谱法泄漏检测技术方案。搭建实验平台,通过试验验证了气相色谱法检测电推进航天器泄漏的可行性。

面向任务的电推进航天器性能优化与控制

针对电推进(EP)系统的性能与任务耦合优化及控制问题,提出一种基于电推进特征参数模型的耦合优化方法。以入轨有效载荷质量转移率最优为目标,推导出化学-电推进组合任务与多模态全电推进任务的完备形式的拓展火箭方程与最优比冲(Isp)表达式,得到多模态连续电推进最优比冲的计算方法,并得到相关参数对最优比冲的影响规律。结果表明,提出的耦合优化方法与最优比冲公式对求解多模态电推进任务的最优比冲和研究电推进航天器耦合优化控制问题具有指导意义和通用性。

大型航天器漏率检测系统设计与性能分析

为满足在轨航天器推进系统密封性能检测需求,本文基于氦质谱检漏法介绍了大型航天器漏率检测系统的组成和设计方案。系统采用组合设计,嵌入式盖板结构,远程集控等方式,提高了航天器漏率检测效率和自动化水平;通过真空、常压氦质谱检漏试验验证了系统的漏率检测性能,真空检漏法最小可检漏率为7.5×10^(-10)Pa·m^(3)/s,常压累积检漏法最小可检漏率为2.0×10^(-6)Pa·m^(3)/s(周期2天);研究了检漏容器环境参数变化规律和微正压条件下的气密性,发现随着容器内温度增加,相对湿度呈降低趋势,容器充入表压1500Pa以上的压缩空气后24h压降小于80Pa,气密性满足航天器检漏测试要求。

层次分析法在空间推进系统综合评价中的应用

在建立航天器推进系统综合评定指标体系的基础上,运用层次分析法对已经应用飞行的推进系统和有未来应用潜力的推进系统进行了评估。评估结果表明,从能量特性、使用性能、系统可靠性、经济性、系统特性五个准则上看,过氧化氢/

空间推进系统故障诊断方法研究

论述了建构空间推进系统故障诊断专家系统的几个关键问题的解决方法。其一是利用故障树和征兆树来组织诊断判推，用于故障定位和故障预报。其二是诊断判推的区域性和时间性问题。区域性是指按气路、液路、推力室来划分判据；而时间性指诊断判据何时有效，判据的时间性表示方法以阀门动作指令为主，飞行程序为辅。

揭开光子推进器的神秘面纱，步入现实应用不再是梦!

工程师们从约35年前就开始设想光子推进器，在2007年9月18日于加州Long Beach举行的美国航空和太空学会2007年度空间技术研讨会上，工程师将描述一种基于激光的推进器构成的实验性航天器推进系统。

ECRIT等离子体特性数值模拟分析

针对航天器推进系统电子回旋共振离子推力器(ECRIT)电离效率易受放电室结构参数和工作参数影响,主要技术参数之间存在耦合不能单独优化的问题,文章采用多物理场仿真软件开展数值模拟,利用自适应函数细化电子回旋共振(ECR)区网格法提高仿真精度,探究不同磁路结构参数、工质气体、天线构型、微波功率对ECR推力器性能的影响规律,使电子在ECR区能够获得最大能量,经部分试验验证(微波输入功率和工质气体对放电影响),结果表明:磁环间距、内磁环-波导小端面距离和磁体高度对ECR区的分布影响较大,磁体宽度的影响较小;氙气的电子数密度高于氩气;L型天线电子密度和功率沉积高于杆天线;电子数密度和碰撞功率损耗随着入射微波功率增大而增大,可为ECR推力器设计提供参考。