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。

空间发动机羽流场的试验研究

为研究空间发动机羽流对卫星的影响,建立羽流污染预报系统,研制了一套羽流试验系统并进行了试验研究。试验台主要包括空间环境模拟系统,电热气体发动机,稳压气源,轴向和径向移动装置,测量系统和温控系统。系统可在满足10-3Pa量级的真空压力和93±5K的背景温度下稳定运行和精确测量。本文完成了表征羽流特征的关键参数-压力场的测量,同时采用CFD和DSMC相结合的方法进行羽流场的数值模拟计算。测量数据与数值计算结果以及相似试验条件下Boyd等人的测量结果进行了对比。

空间推进系统静动态特性仿真软件研究

基于特征线法进行了双组元挤压式空间推进系统动态过程仿真方法的研究,提出了在动态过程仿真模型基础上建立和求解静态特性仿真模型的方法。编制了静动态特性仿真软件,通过对某空间推进系统进行的调整工况、模拟故障时的静动态特性仿真,验证了所提出的静动态特性仿真方法的可行性和实用性,该方法可以减少仿真所需的工作量。通过扩充元件库,能够对其它类型推进系统进行仿真。

电弧喷射推力器内部工作过程研究综述

对电弧喷射推力器及其内部工作过程特性作了简要介绍，分析了内部工作过程对其性能的影响并对有关实验与理论研究作了概述。电弧喷射推力器内部流动具有过程复杂剧烈，空间狭小，非平衡性强烈等特点。目前在实验上，采用气动方法、静电方法、光谱方法以及激光方法等获得了内部及外部（羽流）流动过程的多种综合参数和流场参数；理论上已建立了能初步反映化学不平衡、热力学不平衡等较为复杂物理过程的数值模型，为全面认识电弧喷射推力器内部工作过程机制提供了有效的手段。

交互式宇航员太空行走仿真系统的研究与开发

以载人机动装置(MMU)的设计与开发为背景,基于PowerWall虚拟现实硬件平台,运用了虚拟现实技术(VR),为带上肢干扰的宇航员舱外太空行走活动的模拟,开发了一个进行预测、训练的虚拟样机仿真实验环境。该交互式仿真系统包括四个模块,即输入模块、MMU控制仿真模块、虚拟场景管理模块和输出模块。文中详细叙述了系统的设计、构成及关键技术。

液路耦联多发动机系统开关机动态特性研究

通过对液路耦联的多发动机系统动态特性仿真研究表明：多发动机开关机时水击对相互间性能影响比较大，若设计不合理，有可能导致异常关机。给出的动力学模型可以用于空间飞行器耦联多发动机系统的结构及工作模式设计和解释一些发动机试车现象。

喷管性能的化学动力学分析

应用化学平衡流动和化学反应动力学的方法对某液体发动机喷管进行计算,得到了不同面积比下的燃气参数和发动机性能参数分布。小型液体火箭发动机的化学动力学损失比较大,性能接近冻结流动的结果。化学动力学损失主要产生在喷管初始膨胀部分,随着面积比的增加,化学动力学损失增大。

空间CO_2羽流压力场的数值计算和实验研究

要解决空间羽流污染问题,首先必须精确掌握羽流场的特征。为此,在真空深冷背景环境下进行了CO2气体模拟发动机羽流压力场的数值计算和实验研究。采用经典的计算流体动力学(CFD)和直接模拟MonteCarlo(DSMC)相结合的方法进行羽流场的数值模拟。试验模拟空间高度在100公里以上,在整个测试过程真空舱内压力维持在10-3Pa量级,冷阱温度为93±5K。计算结果与测试数据吻合较好,表明文中计算方法和物理模型可以准确描述真空深冷空间环境下的羽流场特征。

卫星推力器布局方式对高空羽流撞击效应的影响研究

通过对高空羽流流场及其撞击效应进行一体化DSMC仿真,得到了三维羽流场中物理量的分布以及羽流撞击干扰物产生的撞击力、力矩、热流量和质量流量。通过改变推力器与干扰物的相对位置研究了推力器布局方式对羽流撞击效应的影响。

气-固相互作用模型对高空羽流撞击效应的影响研究

本文通过对DSMC方法关键技术进行研究,实现了存在干扰物条件下高空羽流三维流场的DSMC仿真,并对工程估算方法的计算精度和适用范围进行评价。通过选择不同的气体分子与壁面相互作用模型研究了壁面边界条件对羽流撞击效应的影响。

一种框架面板式空间结构的建模、分析与试验研究

针对一种框架面板式空间结构,建立了结构有限元模型,重点考虑了连接、接触、局部刚度、材料模型等问题,利用该模型对结构进行了动力学特性和动力学响应分析。随后进行了结构力学试验,并对比分析了理论与试验结果,两者吻合较好,说明本设计分析方法和对关键环节的处理在工程上是可行的。

推力室参数对喷管化学动力学性能的影响

针对某液体发动机进行化学动力学计算,研究了各种推力室参数,如燃烧室压强、混合比、边区冷却流量以及喷管的尺寸等对喷管性能的影响。由计算结果可以得到参数变化引起性能变化的定量的规律,分析推力室设计的优劣,提出改善发动机性能的具体措施。

低温表面张力贮箱研究

对用于低温液氧推进剂的表面张力贮箱进行了理论上的初步分析,认为其在理论上是可以实现的。从低温表面张力贮箱的材料选择、低温推进剂引起的热应力及隔热层结构形式等方面进行了初步探讨。重点介绍了低温表面张力贮箱隔热层的结构形式及选用的隔热材料。分析了低温表面张力贮箱面临的特殊问题。

电火花加工微小孔的工艺研究

介绍了微细电火花技术中的线电极磨削法,分析了工具电极的离线安装误差,并通过电火花加工钛合金材料上小孔的工艺试验,掌握了脉冲电源参数对小孔质量的影响情况,为微细电火花技术在航天领域的应用做了探索性的研究。

场发射推进器的研究现状及展望

论述了场发射推进器(FEEP)的原理、结构和研究现状,并阐述了开展该研究需要解决的关键技术。分析认为FEEP是一种先进的微牛级电推进器,特别适合于微型航天器的姿态控制、阻力补偿以及星座编队飞行。

稳态等离子体推力器低功率工作模式实验研究

稳态等离子体推力器 (SPT)是技术性能和空间适应性良好的电推力器 ,是小卫星空间动力的理想选择。从实验的角度研究了额定功率为 6 6 0W的SPT在低于其额定功率下运行 ,推力器的放电特性、推力特性、推力效率、比冲等性能随推力器工作参数的变化。实验结果表明 :6 6 0W的SPT推力器在低于其额定功率下工作 ,具有稳定的放电特性和确定的推力性能 。

过氧化氢单元催化分解火箭发动机研究

针对航天器推进系统的无毒化,设计了推力为200N的过氧化氢单组元催化分解发动机。发动机喷注器、催化剂床以及分解室结构设计合理,催化剂连续工作时间长,90%浓度过氧化氢适合催化分解,发动机、过氧化氢、催化剂三者匹配性良好。

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。

高比冲双组元液体远地点火箭发动机研究

综述了国内外研制的双组元液体远地点火箭发动机的性能、特点和发展趋势。在分析了液体远地点发动机提高比冲的各种技术途径后 ,提出可通过改进喷注器设计、减少边区液膜冷却流量、采用扰流环二次燃烧和使用新型耐更高温材料等措施 。

姿控推进系统发动机关机的管路瞬变特性

从一维液体瞬变管路方程出发 ,采用有限差分格式的特征线方法 ,针对某姿控推进系统发动机真实氧化剂管路的关机瞬变特性进行了数值研究 ,对系统不同部位的动态特性进行了计算 ,喷注前的最大瞬变压力达到储箱压力的 3倍 ,得到的结果与试车数据是一致的 ,对液体发动机管路工程设计具有参考价值 ,表明该方法可以方便地对包括许多管路、阀门和推力室的复杂系统进行动态特性分析。