螺旋波等离子体推进器原理研究

电推进作为一种新型推进技术已受到国内外航天界的广泛关注,且已成功应用于卫星、深空探测器等任务。在众多电推进器中,螺旋波等离子体推进器以其无须电极、比冲大、使用寿命长、性能高等优点成为近年来人们重点研究的对象。文章首先从螺旋波等离子体推进器的发展历程、研究现状和发展态势等角度进行了系统介绍;然后对此种推进器的结构组成以及推进原理进行了阐述;并对几种典型离子加速方式进行了研讨;最后对螺旋波等离子体推进器的应用前景进行了展望。     

离子推进器C/C复合材料栅极研究

栅极是离子推进器的关键部件之一,直接影响推进器的可靠性和寿命。由于C/C复合材料栅极具有比较小的热膨胀系数和较强的耐溅射性,可以提高离子推进器的可靠性并延长其寿命。文章通过调研综述C/C复合材料栅极的研究和应用发展状况,针对目前我国离子推进器的研究发展水平,提出开展C/C复合材料栅极研究工作的初步思路。     

小型化电子回旋谐振微波离子推进器研究

常规的电推进技术是针对大卫星应用而研制的，体积大、功耗高，不能满足小卫星飞速发展的实际需要。针对小卫星对电推进器的要求，提出了利用电子回旋谐振微波放电技术，采用微波同轴放电腔体的小型化离子推进器。由于同轴传输线不存在截止波长，放电腔体的直径选择非常灵活，可以适应小卫星的低供电能力和对体积重量的要求。实验样机的直径为50mm，在微波功率为30W，加速电压1．2kV，减速电压0．2kV的条件下，等离子体的电子密度达到了4．6×10^16／m^3，推进器的离子束流也达到6mA。实验样机的体积大大低于常规波导谐振腔微波离子推进器，实现了小型化，基本满足了小卫星对电推进器的体积重量要求。     

中心负载管道式整体火箭冲压发动机转换试验

本文介绍了为有效地进行整体式火箭/冲压发动机转换试验所研制的试验台设备和所采用的技术。在具有代表性的先进的试验用巡航导弹上及试验环境条件下进行的试验表明这些试验设备及试验程序是成功的,从而证实了这种高性能中心负载管道式推进器方案的可行性。该种推进器方案要求冲压发动机火焰稳定器和燃料喷射器安装在两个固体推进剂药柱中间。选用转换试验方法的原因是由于该方法可得到试验件和环境条件的真实的热/时间变化曲线。试验项目包括部件检测试验,确立基本性能的燃烧室点火试验,验证试验台运转特性的模拟转换试验以及论证整个设计方案的火箭/冲压发动机转换点火试验。     

保持卫星位置的离子推进系统

在地球同步通信卫星的南北位置保持(NSSK)方面,人们正在寻求比目前使用的更有效和更经济的推进系统,正在研制的先进的高比冲离子推进系统可能是实现这个目标的重要的第一步。由于离子束的速度是化学火箭排气速度的10倍,因此离子推进器所耗用的推进剂量可以减到化学推进所耗用的十分之一左右。此外,在现代通信卫星上,离子推进器所需的电能基本上不花钱便可得     

试验

海军型SCALP导弹推进器水下测试 欧洲导弹公司将在2010年12月对应用于海军型SCALP巡航导弹的推进器进行水下点火试验。该推进器采用固体推进剂。公司表示,试验在挪威峡湾水下进行。所采用的测试模型设计为海军型SCALP导弹后部。试验中,推进器点火之后,将运行几秒钟时间。     

基于数字孪生的航天电推进器优化设计方法

针对以引力波探测为代表的空间科学任务和以“国网星座计划”为代表的商用卫星网络任务对推进器的特殊需求，本文提出了一种基于数字孪生的推进器优化设计方法。该方法首先建立由机理模型模块和测试数据集模块组成的数字孪生体。机理模型模块依据推进器的物理过程建立模型，对难以测量的数据进行仿真模拟；测试数据集模块通过实验对推进器进行测试，依靠测试数据建立可测参数的数学模型。将数字孪生体与实验进行对比，通过对比结果反馈调节机理模块从而不断提高孪生体的准确性，最终为优化设计提供依据。结果表明：(1)该方法能够构建微波离子推进器的数字孪生体；(2)该数字孪生体的预测结果存在一定差异，通过分析发现该差异与机理模型的精细度以及测试数据集的数据量有关。     

波音公司进行超小型导弹防御系统推进器热试车

波音公司已经成功进行了一种新型火箭推进器试车。这种推进器长仅为8英寸,是现在推进领域中该类型推进器里推力最大的发动机。在加利福尼亚州的波音洛克达因公司,研制了一种转向与姿态控制系统(DACS)发动机。近期,该发动机在新墨西哥州的白沙试验基地进行了热试车,试车推力达到了1100磅。研制DACS 发动机是为了满足下一代导弹防御系统的     

通向月球之路

通向月球的路是漫长的。从现在起,有针对性地对空间探测理论与技术进行研究是非必需的。本文对月球探测轨道作一介绍,利用借力飞行和WSB转移,减少轨道机动所需的△V,从而减少发射费用,这对支持长期的持续的空间探测是非常必要的。离子推进推力器是空间探测用推进器的理想选择,应继续进行研究,并进行飞行试验验证。     

电推进羽流与航天器相互作用的研究现状与建议

电推进与传统的化学推进相比可以节约大量推进剂质量,被广泛用作地球同步轨道卫星南北位置保持和深空探测等任务的主推进系统。电推进器工作时产生的羽流与传统的化学推进器羽流有显著区别,电推进羽流对航天器的影响是进行卫星电推进器系统设计时需要重点关注的问题。文章讨论了电推进羽流对航天器的主要影响,介绍了国外在地面模拟试验、空间飞行验证和软件仿真技术等方面的研究现状,同时对国内开展羽流与航天器相互作用研究提出了建议。     

印度航天中心发生爆炸

北京时间2 0 0 4年2月2 3日,印度一航天中心的固体推进剂燃料工厂发生发爆炸和火灾,导致了6人死亡和3人重伤。据有关报道,事故是因为工作人员在搬运推进器的固体燃料而引起的。当工作人员将一台固体火箭推进器从一幢楼向另一幢运输时,然发生了爆炸。爆炸的推进器只是一台试验用推进器,不会影响印度航天研究的项目。另有报道称,导致这场灾难的原因是固体推进剂工厂中的工作人员向一台测试用发动机中加装高可燃性燃料时发生了爆炸。爆炸在该航天中心的历史上还是首次,此次事故不会影响印度的航天发展计划。印度航天中心发生爆炸…     

液氧/甲烷轨姿控推进系统集成演示试验

为验证液氧/甲烷轨姿控一体化推进系统涉及的主要关键技术和安全操作流程,上海空间推进研究所研制了国内首款氦气恒压挤压式液氧甲烷推进系统演示样机。历时3年,演示样机于2021年底顺利完成多轮次地面热试车考核,系统运行平稳,轨/姿控发动机工作协调、产品状态良好。介绍了演示样机的设计方案、研制历程和集成演示试验结果,以及轨/姿控发动机的设计与试验情况。液氧甲烷推进系统累计完成48次/约6000 s系统冷/热态试验考核,配套的5 kN轨控发动机累计完成点火工作40次/1860 s,配套的150 N/25 N姿控发动机累计完成稳态工作1690 s/脉冲点火约1250次。演示样机热试车的成功,标志着我国液氧甲烷空间推进系统实现了从“0”到“1”的突破,为后续型号工程应用奠定了基础,也为我国液体空间动力的升级换代和可持续发展提供了有力支撑。     

基于离子风电推进系统的平流层飞艇飞行轨迹分析

针对传统螺旋桨受大气密度等环境变化影响,推力和效率显著下降的特点,提出将新型离子风电推进系统应用于平流层飞艇,建立动力学模型和相应推力模型,通过Simulink模块开展轨迹跟踪与定点控制仿真,并对15 km到30 km高度上螺旋桨和离子风作为平流层飞艇主动力的飞行轨迹进行对比分析。结果表明,40 kW功率下,在20 km以上高度,离子风动力飞艇的飞行曲线偏移量与瞬态响应时间远小于螺旋桨动力飞艇。通过优化离子风推进器的结构,选取最佳电压和电极间隙,有可能实现离子风作为飞艇的主动力。     

美Scan试验台将在“国际空间站”上开发新一代太空通信技术

据NASA网站2012年2月9日报道,NASA在2012年下半年将利用日本的H—IIB转移飞行器（HTV一3）将其太空通信与导航试验台（ScanTestbed）送往“国际空间站”。太空通信与导航试验台由NASA的格林研究中心花费3年多的时间建造,将为“国际空间站”提供一个在轨实验室,开发软件无线电（SDR）技术,以推进新一代太空通信技术的发展。该试验台将成为太空实验室的首个太空硬件,可演示验证许多新项目的特性,包括利用软件无线电技术的新型通信技术、联网技术与导航技术。该试验台包括以上3项无线电设备,功能各异,预计在轨寿命为5年。     

冷气推进器流场仿真和分析

采用Fluent软件对火箭姿态控制系统小推力冷气推进器的内流场进行了数值仿真,得到了流场压力与马赫数的曲线图。气流在推进器控制口达到音速,通过控制口后加速并相互撞击产生激波,流束相对集中,超音速流经过激波变成亚音速流;亚音速流在直管段扩张达到超音速,在收缩段受压缩减速,流束集中后再次扩张加速,喷嘴喉部气流略大于音速,但喷嘴扩张段内没有激波,推进器工作状态正常。仿真结果与高模试验结果相吻合。     

关于人马座火箭发动机液氢泵的回流失速问题

美国航宇局曾经设想将人马座的增压系统由助推泵增压方案改成气体增压方案,为此,在路易斯研究中心普隆布鲁试验站进行了21次动力系统试验(也称 B-2试验)。试验基本上是成功的,发现并解决了液氢泵的回流失速问题。通常,液氢泵出现回流失速的症状主要有以下几方面:     

基于PIC-DSMC算法的嵌套霍尔推进器仿真性能研究

随着航天技术的发展，新型嵌套式霍尔推进器解决了传统单通道霍尔推进器功率不高和运行模式单一的问题，在航天领域发挥着愈加重要的作用。为了研究质量流量和磁场强度对嵌套型霍尔推进器性能的影响，本文采用PIC-DSMC算法，追踪和模拟等离子体粒子在电磁场作用下的运动和碰撞过程，对羽流场进行仿真。模拟结果表明:质量流量和磁场强度对推力贡献成正相关，推进器的比冲和羽流发散角则会受到双通道的综合影响。适当增大内通道的运行功率能够提升推进器整体效率。本文的模拟结果初步证明了嵌套霍尔推进器运行工况和磁场设计的可行性，并进一步为推进器的实验和优化提供了数据支持。     

美陆军拟在巴格达部署监视浮空器

为美海军MH 60R直升机研制的综合自卫(ISD)系统已成功通过研制试验。试验于 2 0 0 4年1月中到 2月初在Eglin空军基地进行 ,是一次用来保护直升机免遭导弹攻击的ISD成套设备中的告警系统和干扰措施的综合性试验 ,取得了成功。ISD成套设备最终将装备在海军的 2 5 4架MH 60R直升机上 ,该直升机主要用来执行反水面战和水下战以及局部地区维和作战任务。据海军ISD测试队项目军官称 ,通过一系列紧张的试验 ,ISD演示非常成功。所有部件工作正常 ,该系统有效地干扰了多个红外和多个射频导弹系统。整个试验共飞了 1 4次约 40h。参试人员包括…     

空间飞行器采用的ADN基单组元推进剂绿色推进装置

叙述了为空间飞行器研制一种新的可贮存的液体单组元推进剂所进行的一系列工作,这种推进剂的基本成分是ADN(Ammoniumdinitramide,二硝酰胺铵).以前的报告已经叙述了有关ADN的基本性质及其可能的推进剂组分.与单组元推进剂肼相比,推进剂混合ADN的主要原因是具有低毒性、安全使用性和高性能.这份报告也论述了普通"绿色"推进器的优点,并且着重论述了作为空间飞行器推进剂的优点.论文中阐述了作为"绿色"推进剂的一些最重要条件和符合这些条件的推进器系统.报告的最后,给出了小型试验型火箭发动机点火试验得出的结果,目的是验证前面总结的条件.其中最好的一个结果是小型(推力1N)试验型火箭发动机达到的比冲为240s.推进剂的性能、燃烧稳定性、落压性能和短脉冲性能等特性都得到了验证,但仍然需要验证冷起动性能和工作寿命.概括地讲,从这些工作得出结论ADN基推进器的概念已经得到了确认,并且表明ADN基"绿色"推进器是可行的.瑞典空间公司(Swedish Space Corporation)和沃尔沃航空公司(Volvo Aero)成立了ECAPS,目的是凭借当前现有的技术水平开发绿色推进器,通过试验卫星首次飞行的验证,从而得到接近空间应用的合格产品.     

美国成功发射两颗“太空跟踪与监视系统”（STSS）试验演示卫星

据美国航天网2009年9月25日报道，美国德尔它一2火箭当天在美国导弹防御局的一次试验飞行中，从卡纳维拉尔角空军基地成功发射两颗“太空跟踪与监视系统”试验演示卫星（STSS Demo），此次发射曾因天气原因和技术故障推迟两日。