MEMS技术的发展及其在航天领域的应用研究

简述MEMS概念和特点,分析MEMS技术应用于航天领域的优势及其技术发展情况,重点对MEMS技术在微纳卫星领域的应用以及对微纳卫星技术发展的牵引作用进行了研究.     

皮型卫星的发展与MEMS卫星设计

按照国际通用的分类方法，皮型卫星是特指重量在1kg以下的微小卫星。随着微电子技术的发展，特别是近年来以微机电系统(MEMS)和微光机电系统为代表的微米和纳米技术的发展，使得皮型卫星的实现成为可能。由于皮型卫星在军民领域都存在着巨大的应用潜力，因此它已成为继纳型卫星之后各国争相研究的新热点。自2001年起，清华大学开展了皮型卫星方面的研究，提出研制一颗名为“MEMS卫星”的固态化皮型卫星。本文通过分析作者两年来搜集的国际皮型卫星资料，从研究背景、意义、特点、进展等方面阐述了研制皮型卫星的必要，洼和可行性，并介绍了MEMS卫星的相关研究进展情况。     

现代小卫星的微推进系统

现代小卫星,发展迅速,不仅要姿态控制,还要轨道控制,甚至要有轨道机动能力。为此,必须开发研究与其相应的微推进系统。文章首先研究现有推进系统的技术性能;提出对微推进系统的要求;给出适应小卫星的微推进系统,有四个种类,近20个微推进器;最后提出选择微推进器的原则和建议。     

国外卫星推进技术发展现状与未来20年发展趋势

新形势下航天技术的发展对推进技术提出了更高的要求,无论在技术的广度和深度上都是前所未有的,如15年以上静止轨道卫星和8年以上低轨道卫星对高性能长寿命推进系统的要求、电推进技术的应用、微小卫星轨道保持的应用和深空探测对先进推进技术的依赖等。本文从先进化学推进技术、电推进技术、微推进技术和新概念推进技术4个方面分析了国外卫星推进技术的发展状况,总结了未来20年卫星推进技术的发展趋势,给出了对我国今后技术发展的启示。     

微型推进系统技术方案研究

将微机电系统(MEMS)技术应用于微推进系统可以降低成本，减少风险，并可满足微型航天器对性能、体积和质量等的特殊要求。本文针对微电热推力器(FMMR)和微型双组元液体火箭发动机的技术方案进行研究，采用直接蒙特卡罗(DSMC)方法，对影响FMMR工作特性的因素进行了研究，并对其进行了性能评估；应用商用FLUANT软件，计算并分析了二维喷管流场的附面层情况；对无毒液体推进剂进行点火试验选择。研究结果表明，对于FMMR当采用H2O作为推进剂工质，比冲为68．247s，推力为0．225mN，效率为52．6％。通过采取其它措施可以进一步提高比冲、推力和效率。对于微型双组元液体火箭发动机，采用醇类作燃料时，起动平稳、响应时间短。通过系统集成和一体化设计，微推进系统在未来微型航天器上具有广阔的应用前景。     

国外几种新型微化学推力器

介绍了国外几种以微机电系统 (MEMS)技术为基础的液体和固体微化学推力器。这些新型微化学推力器具有MEMS技术微型化、低成本和批量生产的优点 ,并考虑了体积限制和高度集成等空间限制 ,能产生 10 -6～ 10N·s的推力脉冲 ,可用于微型卫星和纳米卫星的姿态调整、变轨和定向的精确控制。同时阐述了这几种微推力器结构特点和制造工艺 ,并与其他类型的推进器进行了比较     

微机电系统技术及其在卫星中的应用

一、微机电系统(MEMS)技术概述MEMS技术的术语近几年来不仅在传感器技术、测控技术和微电子技术领域频繁出现,也在航天技术领域中不断出现。     

微纳卫星新型动力系统研究进展

微纳卫星指采用现代技术、微电子技术、机械技术等设计制造的具有高性价比的现代微小卫星。因其具有发射成本低廉、应用灵活等特点,微纳卫星受到各国的广泛关注。微纳卫星动力系统具有良好的发展前景。本文综述了微纳卫星动力系统的发展现状,针对自中和射频离子推力器、离子液体推力器、碳纳米管阵列推力器、石墨烯材料光驱动等几种新型且有望用于微纳卫星推进的方案,简要说明其工作原理,并分析其核心技术以及性能优势。给出了发展建议:提升总冲、功耗、调节精度等参数是微纳卫星动力系统未来主要的发展方向;研发工作中需要重点关注结构工艺、离子束流中和等关键技术。     

基于MEMS的微槽冷却系统在微纳卫星热控中的应用

介绍了基于微机电一体化系统(MEMS)的微槽冷却系统的研究成果。分析了将微槽冷却系统用于微纳卫星热控设计时的特殊要求。讨论了表征微槽冷却系统性能的水力学系统和传热性能。理论分析和数值模拟结果表明,微槽冷却系统可使大热流密度的热源芯片温度维持在较低的范围内,能满足微纳卫星热控的要求。研究认为,压降和热阻均较小的深槽可在小泵功率时提供较优的传热性能。     

一种用于微纳卫星的丙烷微推进系统

介绍了一种应用于某微纳卫星的丙烷微推进系统,该推进系统利用换热模块,在不额外消耗星上电能的情况下实现"液-气"的可靠转化,利用自身的稳压模块和控制模块,系统可实现50 mN推力的快速精确控制。通过轻量化设计技术,系统总重仅2.5 kg。