【摘 要】
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微纳卫星编队飞行任务对星间相对位置保持和轨道机动能力提出了较高要求,针对微纳卫星质量轻、体积小、功耗低等特点,亟需研制出一种比冲高、推力小、响应快的脉冲式轨控微推力器。本文针对“田园一号”微纳卫星编队飞行任务的技术需求,开展了轨控推力器的总体设计,系统主要包括一级储箱、稳压罐、电磁阀、传感器、电加热喷口以及控制电路。通过对比,最终选择R134a作为冷气推进系统的推进工质。随后基于理想气体的一维定常
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微纳卫星编队飞行任务对星间相对位置保持和轨道机动能力提出了较高要求,针对微纳卫星质量轻、体积小、功耗低等特点,亟需研制出一种比冲高、推力小、响应快的脉冲式轨控微推力器。本文针对“田园一号”微纳卫星编队飞行任务的技术需求,开展了轨控推力器的总体设计,系统主要包括一级储箱、稳压罐、电磁阀、传感器、电加热喷口以及控制电路。通过对比,最终选择R134a作为冷气推进系统的推进工质。随后基于理想气体的一维定常等熵流动,完成对喷口的设计,并利用Fluent软件进行流体运动仿真分析,结果表明喷口内温度和压力不断降低,喷口排气速度可达2倍声速,符合拉瓦尔喷口的特征。基于MEMS技术,完成电加热喷口的加工制造,并对电热丝的加热性能进行了测试,电热丝在脉冲功率电源的作用下可在30s内加热至100℃以上。在10Pa的近似真空环境下,以氮气作为实验气体,利用扭摆型微推力测试台对推力器的性能进行测试,结果表明:推力相对于总压呈正比输出,实际推力约为理论推力的95%;比冲随着加热室温度的升高而显著增加,当玻璃片外表面温度为95℃时,比冲约提高10%,实际比冲约为理论比冲的65%。换算成R134a推进剂,当总压为0.06MPa时,推力为4.6m N;当玻璃片外表面温度为95℃时,比冲为55s,能够满足轨控推力器的任务要求。
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