【摘 要】
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平面式固体化学微推进器作为微小卫星的微推进系统,具有结构简单、响应迅速以及推力可调的优点。本文以SU-8光刻胶和PCB板作为主体材料设计并制作了两种不同尺寸的平面式固体化学微推进器,研究了恒流激励镍铬薄膜点火桥的换能规律,开展了推进剂的配方设计和性能研究,成功对微推进器进行点火和微冲量测试。具体研究如下:平面式固体化学微推进器形似“夹心饼干”,其结构包括:点火电路层,燃烧室层（微药室和拉瓦尔（La
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平面式固体化学微推进器作为微小卫星的微推进系统,具有结构简单、响应迅速以及推力可调的优点。本文以SU-8光刻胶和PCB板作为主体材料设计并制作了两种不同尺寸的平面式固体化学微推进器,研究了恒流激励镍铬薄膜点火桥的换能规律,开展了推进剂的配方设计和性能研究,成功对微推进器进行点火和微冲量测试。具体研究如下:平面式固体化学微推进器形似“夹心饼干”,其结构包括:点火电路层,燃烧室层（微药室和拉瓦尔（Laval）喷管）以及密封层。采用镍铬薄膜点火桥作为点火元件,金材料作为引线焊盘,PCB板作为密封层,SU-8光刻胶和PCB板作为两种不同尺寸的燃烧室层的主体材料。设计了一种双V型的镍铬薄膜点火桥,满足1A1W5min不发火的要求。随后研究了它在恒流激励下的换能规律,实验表明,点火桥5min的50%熔断电流是1.785A,50ms的50%爆发电流是3.220A。使用Comsol软件模拟了点火桥的升温过程,结果显示V型桥的拐角处升温速率最快。研究了点火桥与铝热剂的能量匹配关系,实验表明镍铬薄膜复合Al/Cu O/NC发火件的50ms的临界发火电流为3.052A。使用静电喷雾法组装硼/硝酸钾,硼和硝酸钾颗粒均匀地分散在NC粘结剂中,通过SEM、DSC、T-jump点火温度以及密闭爆发器实验,研究了NC对B/KNO3性能的影响。结果表明,NC可以提高硼/硝酸钾的燃烧性能和产气量。使用SU-8光刻胶和PCB板制作了燃烧室层,讨论了涂覆甩胶、前烘、曝光和显影对光刻结果的影响,实验表明适量增加前烘时间有利于消除二次甩胶造成的界面差异,曝光不足易引起溶胀现象,显影时间不足导致线宽偏差较大。采用MD130胶对平面式固体化学微推进器实现了密封键合,使用微冲量测试平台测试推进性能,对SU-8光刻胶制作的微推进器装填纳米铝热剂1.9mg,获得冲量127.9μN·s,点火持续时间为0.2ms。对PCB板制作的微推进器采用两层装药,底层纳米铝热剂油墨为0.9mg,主装B/KNO3/NC7.5%12.0mg,获得冲量1231.7μN·s,点火持续时间为4.9ms。
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