本文關鍵詞：微推進器結構與制作工藝研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 微推進器是一種基于MEMS技術的新型微推進系統(tǒng),主要用于微小型航天器的位置保持、姿態(tài)控制、軌道調整等。論文從結構設計、工藝研究和性能測試三方面介紹了MEMS微化學推進器的設計與制備過程,獲得了9mm×9mm面積上集成4×6個微推進器單元的原理樣機,用ANSYS熱分析軟件對點火橋膜和藥室點火后的溫度分布進行了模擬。 微化學推進器采用底層點火電路、中間裝藥室、頂層噴孔的三明治結構。應用磁控濺射、光刻、濕法刻蝕等微電子制作工藝在玻璃基片上制備了點火電路;應用機械加工方法在環(huán)氧樹脂板上加工出4×6的藥室孔陣列;應用掩膜沉積、反應離子刻蝕(RIE)及硅的各項異性濕法刻蝕等加工方法制備了類似拉瓦爾噴管的噴孔層。對制備后的各部分進行了組裝,得到了初步的原理樣機。 測試了不同工藝條件下制備的點火電路的發(fā)火性能。隨著點火電壓的提高,橋膜熔斷時間呈指數(shù)衰減。150W、30min的薄膜沉積工藝條件下,10V時點火橋膜的熔斷時間約為225ms,30V時橋膜熔斷時間為10μs左右。 測試了在不同藥室直徑下裝藥為AP/NHN和AP/THPC的微推進器的推力。從微推力大小、推力時間及沖量大小等方面綜合考慮,選擇80/20配比的AP/NHN藥劑性能較好,燃燒持續(xù)時間:大于146ms,沖量大于30μN·s,并且點火成功率較高。 用ANSYS熱分析軟件模擬了點火橋膜和藥室點火后的溫度分布。結果表明,橋膜溫度在10ms～20ms內即可達到微推進器中常用裝藥的發(fā)火溫度,橋膜溫度分布與實驗結果一致。藥室點火后的模擬結果表明,用環(huán)氧樹脂板和7740玻璃作為藥室層材料,單個藥室點火時不會影響到相鄰藥室。
【關鍵詞】：微機電系統(tǒng) 微推進器 制作工藝 性能測試 模擬仿真
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2008
【分類號】：V439
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-15
• 1.1 微推進系統(tǒng)研究背景7
• 1.2 微推進系統(tǒng)研究現(xiàn)狀7-14
• 1.2.1 氣體推進系統(tǒng)7-8
• 1.2.2 微電推進系統(tǒng)8-10
• 1.2.3 MEMS微推進系統(tǒng)10-11
• 1.2.4 MEMS微推進器研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 2 微推進器結構與工藝設計15-24
• 2.1 微推進器性能比較15
• 2.2 微推進器整體方案設計15-17
• 2.3 制作工藝設計17-23
• 2.3.1 點火電路層設計17-19
• 2.3.2 藥室層工藝設計19-22
• 2.3.3 噴孔層工藝設計22-23
• 2.4 小結23-24
• 3 微推進器制作工藝研究24-49
• 3.1 點火電路層制作工藝24-34
• 3.1.1 相關工藝介紹24-26
• 3.1.2 點火電路制作工藝26-34
• 3.2 藥室層制作工藝34-37
• 3.2.1 材料與工藝介紹34
• 3.2.2 環(huán)氧樹脂板藥室34
• 3.2.3 陶瓷藥室34-35
• 3.2.4 硅藥室35-36
• 3.2.5 光敏玻璃藥室36-37
• 3.3 噴孔層制作工藝37-46
• 3.3.1 相關工藝介紹37-41
• 3.3.2 噴孔層制作41-46
• 3.4 微推進器的封裝46-48
• 3.4.1 MEMS封裝技術46-47
• 3.4.2 微推進器封裝方法47-48
• 3.5 小結48-49
• 4 微推進器性能測試49-66
• 4.1 點火橋膜發(fā)火性能測試49-55
• 4.1.1 測試設備49-50
• 4.1.2 測試結果及分析50-55
• 4.2 微推進器推力測試55-64
• 4.2.1 藥劑的注裝55-57
• 4.2.2 微推力測試57-64
• 4.3 小結64-66
• 5 點火橋膜和藥室的有限元模擬66-77
• 5.1 點火橋膜點火模擬66-71
• 5.2 藥室熱性能模擬71-75
• 5.3 小結75-77
• 6 結論及展望77-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-82

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