雙模式推進(jìn)系統(tǒng)工作性能仿真研究.pdf

1、隨著航天任務(wù)要求越來(lái)越多樣化，對(duì)傳統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)多樣性也提出了更多的要求。雙模式推進(jìn)系統(tǒng)由于具有比沖高和多次點(diǎn)火變軌的優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。雙模式推進(jìn)系統(tǒng)可根據(jù)工況的需要切換不同的工作模式，實(shí)現(xiàn)推力器工作的多樣化。雙模式推進(jìn)系統(tǒng)即雙組元推進(jìn)模式、單組元推進(jìn)兩種工作模式。在雙組元推進(jìn)模式時(shí)的變軌工況下采用雙組元推力器。在單組元推進(jìn)模式時(shí)，系統(tǒng)有姿控和位保兩種工況，姿控時(shí)采用單組元化學(xué)推力器，位保時(shí)采用肼電弧推力器。雙模式推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合了雙組

2、元推進(jìn)高比沖和單組元推進(jìn)高可靠、低推力、脈沖性好的優(yōu)點(diǎn)的雙重優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)具有更好的整體性能。
　　本文以雙模式推進(jìn)系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過(guò)三維和一維仿真相結(jié)合的方式對(duì)雙模式推進(jìn)系統(tǒng)的流動(dòng)特性以及推力性能展開(kāi)研究。
　　首先依據(jù)仿真模塊化的思想，按照工作特性的不同把雙模式推進(jìn)系統(tǒng)相關(guān)部件劃分為以下模塊:閥門部件、推力器部件、系統(tǒng)其他組件（氣瓶、氣體管路、貯箱增壓系統(tǒng)、液體管路）等。在對(duì)其工作特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上下，建立上述模塊的數(shù)

3、學(xué)模型。同時(shí)分別對(duì)雙組元推力器、單組元化學(xué)推力器以及肼電弧推力器進(jìn)行三維仿真研究，得到了推力器內(nèi)溫度、壓力的仿真結(jié)果，通過(guò)與同樣工況下試驗(yàn)結(jié)果比對(duì)，表明仿真模型計(jì)算結(jié)果與同樣工況下試驗(yàn)結(jié)果都比較吻合，驗(yàn)證了仿真模型的準(zhǔn)確性。
　　其次采用三維仿真軟件對(duì)閥門部件（單向閥、大流量自鎖閥、小流量自鎖閥）進(jìn)行仿真研究，分析了閥門瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)流動(dòng)特性，通過(guò)對(duì)不同入口壓力、閥芯直徑、流道直徑條件下閥門流量壓降特性研究，為閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和流場(chǎng)優(yōu)化提

4、供了參考。
　　最后采用一維仿真軟件對(duì)雙組元推進(jìn)模式和單組元推進(jìn)模式下系統(tǒng)流路特性進(jìn)行了仿真研究，分析了系統(tǒng)流動(dòng)響應(yīng)特性規(guī)律，并獲得了兩種推進(jìn)模式下推進(jìn)劑流量特性曲線。以雙組元推進(jìn)模式下系統(tǒng)的流路出口流量作為雙組元推力器的入口邊界，基于已建立和驗(yàn)證的推力器三維仿真模型，對(duì)雙組元推力器燃燒工作過(guò)程進(jìn)行仿真研究，獲得了雙組元推進(jìn)模式時(shí)軌控工況下推力特性。以單組元推進(jìn)模式下系統(tǒng)的流路出口流量作為單組元化學(xué)推力器和肼電弧推力器的入口邊界，