本文關(guān)鍵詞：固體冷氣微推力器氣體發(fā)生技術(shù)研究

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【摘要】：設(shè)計(jì)了適用于微納衛(wèi)星的固體冷氣微推力器,主要由儲(chǔ)氣室、壓力傳感器、電磁閥、噴口、冷氣生成器組成。通過理論分析選擇以NaN3為產(chǎn)氣劑,Fe203為氧化劑的冷氣發(fā)生劑,并對(duì)其進(jìn)行產(chǎn)氣性能表征,得出隨著冷氣發(fā)生劑氧差的減小,產(chǎn)氣量和產(chǎn)氣溫度越來越高,當(dāng)氧差為-5時(shí),反應(yīng)速率和反應(yīng)后氣室內(nèi)的峰值溫度最高。純NaN3冷氣發(fā)生劑添加0.05gAl/CuO鋁熱劑時(shí),分解率高、產(chǎn)氣溫度低,基本滿足固體冷氣微推力要求。通過在NaN3內(nèi)添加LiF、Na2SiO3后,優(yōu)化了冷氣發(fā)生劑產(chǎn)氣性能,在配方為NaN3/LiF/Na2SiO3=80%/10%/10%時(shí),生成的氮?dú)馑腆w雜質(zhì)少,而且該配方的火藥力和余容較低。選擇電熱絲作為優(yōu)化后的點(diǎn)火裝置,在電熱絲直徑為0.2mm、供電功率為2W的情況下,功耗少、升溫速率快、滿足冷氣發(fā)生劑的點(diǎn)火要求。改進(jìn)后的冷氣生成器在裝藥量為0.3g時(shí)點(diǎn)火后氣室內(nèi)峰值壓力和產(chǎn)氣溫度低,基本滿足固體冷氣微推力器的要求。利用COMSOL Multiphysics軟件對(duì)電熱絲點(diǎn)火裝置真空發(fā)火可靠性進(jìn)行仿真模擬,得出當(dāng)通電時(shí)間為2s時(shí),即可達(dá)到冷氣發(fā)生劑的發(fā)火點(diǎn)。使用扭擺推力測(cè)試平臺(tái)研究了固體冷氣微推力器的推力性能,結(jié)果表明儲(chǔ)氣室內(nèi)的壓力為0.15MPa～0.5MPa時(shí),所產(chǎn)生的沖量與壓力呈線性函數(shù)關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：微納衛(wèi)星 微推力器 冷氣發(fā)生劑 數(shù)值模擬 沖量測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V43
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 微推進(jìn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 微型電推進(jìn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 微型冷氣推進(jìn)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 氣體發(fā)生劑研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 疊氮類氣體發(fā)生劑14
• 1.3.2 非疊氮類氣體發(fā)生劑14-15
• 1.4 本論文研究工作15-17
• 2 固體冷氣微推力器設(shè)計(jì)方案17-25
• 2.1 固體冷氣微推力器應(yīng)用背景和技術(shù)要求17-19
• 2.1.1 固體冷氣微推力器應(yīng)用背景17-18
• 2.1.2 固體冷氣微推力器技術(shù)要求18-19
• 2.2 固體冷氣微推力器設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)方案19-24
• 2.2.1 外形尺寸設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 冷氣生成器設(shè)計(jì)20-22
• 2.2.3 電磁閥選型22-23
• 2.2.4 噴口設(shè)計(jì)23
• 2.2.5 壓力傳感器選型23-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 固體冷氣發(fā)生劑配方設(shè)計(jì)與性能表征25-37
• 3.1 冷氣發(fā)生劑組分選擇25-27
• 3.1.1 可燃劑25-26
• 3.1.2 氧化劑26
• 3.1.3 添加劑26-27
• 3.2 冷氣發(fā)生劑配方理論分析27-28
• 3.3 冷氣發(fā)生劑產(chǎn)氣性能表征28-36
• 3.3.1 冷氣發(fā)生劑的制備28-29
• 3.3.2 冷氣發(fā)生劑點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)29-30
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析30-33
• 3.3.4 提高冷氣發(fā)生劑分解率研究33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 固體冷氣生成器集成及性能表征37-51
• 4.1 冷氣發(fā)生劑與冷氣生成器的匹配37-43
• 4.1.1 冷氣發(fā)生劑配方計(jì)算37-39
• 4.1.2 冷氣發(fā)生劑測(cè)試樣品制備39-40
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果40-42
• 4.1.4 冷氣發(fā)生劑密閉爆發(fā)器實(shí)驗(yàn)42-43
• 4.2 點(diǎn)火裝置與冷氣生成器的匹配43-48
• 4.2.1 點(diǎn)火頭與冷氣生成器的匹配研究43-45
• 4.2.2 電熱絲與冷氣生成器的匹配研究45-48
• 4.3 冷氣生成器集成及性能表征48-49
• 4.4 本章小結(jié)49-51
• 5 固體冷氣微推力器產(chǎn)氣性能表征51-63
• 5.1 冷氣生成器發(fā)火可靠性數(shù)值模擬51-58
• 5.1.1 軟件介紹51
• 5.1.2 模型的建立51-54
• 5.1.3 電熱絲地面環(huán)境模擬結(jié)果分析54-56
• 5.1.4 電熱絲真空環(huán)境模擬結(jié)果分析56-58
• 5.2 固體冷氣微推力器的沖量測(cè)試58-62
• 5.2.1 系統(tǒng)測(cè)試原理58-59
• 5.2.2 固體冷氣微推力器沖量測(cè)試59-62
• 5.3 本章小結(jié)62-63
• 6 全文總結(jié)與展望63-65
• 6.1 結(jié)論63-64
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)64
• 6.3 展望64-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 附錄71

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：709527