微小卫星液化气微推进系统设计

admin · 发表于 2022-9-22 19:18:08

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雅宝题库解析：
近年来，根据实际需要生产制造微小卫星是当代的一个趋势，目的是为了节约成本。越来越多的微小卫星（发射重量低于100 kg）需要一定的推力用于轨道变换、星座形成以及阻力补偿。传统上，微小卫星的微推进系统一般选择推进剂为氮气的冷气微推进系统，但是微小卫星更加强调体积的限定，而不是质量的限定。微小卫星微推进系统的容积比冲（微推进系统单位体积的冲量）同比冲一样重要。相比于氮气冷气微推进系统，液化气微推进系统的推进剂具有比高压气体更高的密度的优势，因此能够得到更高的容积比冲。液化气微推进系统的推进剂贮藏压力也要低于高压气体，这样微推进系统的安全性大大提高。本文详细介绍了一套满足特定的三颗微纳探测器（包括一颗三轴稳定卫星和两颗自旋稳定卫星）的姿轨控任务的液化气微推进系统的设计过程。为了满足微纳探测器在预算、质量、功耗、体积和无泄漏或低泄漏方面对推进系统的严格要求，微推进系统设计采用丙烷作为推进剂，使总质量低于3.6 kg，这其中包括推进剂、系统结构部件、支撑结构以及电路控制装置等。推进剂的总质量为0.6 kg，并以0.85 MPa的压力储存在两个圆柱形的铝合金贮箱内，储存温度为15 ℃；推进剂经过压力调节后会以0.123 MPa的平稳压力达到八个推力器，根据卫星任务要求，推力器的设计推力为50 mN；推力器开启关闭的响应时间不超过10 ms，设计比冲值为730 N·s/kg。设计结果表明，这套微推进系统能够很好的满足卫星的任务要求。此外，液化气微推进系统存在推进剂以液体形式喷出的可能性，并且这会造成推进系统工作性能的下降以及推进剂的浪费，本文对推进系统推进剂实际的汽化情况进行了数值模拟。模拟结果表明，在推力器扩张段的末端出现部分推进剂液体，但液体的比例很低，不会对推进系统的实际性能造成影响。

微小卫星液化气微推进系统设计

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