雙模式推進系統(tǒng)工作性能仿真研究.pdf

1、隨著航天任務要求越來越多樣化，對傳統(tǒng)的推進系統(tǒng)多樣性也提出了更多的要求。雙模式推進系統(tǒng)由于具有比沖高和多次點火變軌的優(yōu)點，得到了廣泛的應用。雙模式推進系統(tǒng)可根據(jù)工況的需要切換不同的工作模式，實現(xiàn)推力器工作的多樣化。雙模式推進系統(tǒng)即雙組元推進模式、單組元推進兩種工作模式。在雙組元推進模式時的變軌工況下采用雙組元推力器。在單組元推進模式時，系統(tǒng)有姿控和位保兩種工況，姿控時采用單組元化學推力器，位保時采用肼電弧推力器。雙模式推進系統(tǒng)結(jié)合了雙組

2、元推進高比沖和單組元推進高可靠、低推力、脈沖性好的優(yōu)點的雙重優(yōu)點，使系統(tǒng)具有更好的整體性能。
　　本文以雙模式推進系統(tǒng)為研究對象，通過三維和一維仿真相結(jié)合的方式對雙模式推進系統(tǒng)的流動特性以及推力性能展開研究。
　　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系統(tǒng)相關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。在對其工作特點進行分析的基礎上下，建立上述模塊的數(shù)

3、學模型。同時分別對雙組元推力器、單組元化學推力器以及肼電弧推力器進行三維仿真研究，得到了推力器內(nèi)溫度、壓力的仿真結(jié)果，通過與同樣工況下試驗結(jié)果比對，表明仿真模型計算結(jié)果與同樣工況下試驗結(jié)果都比較吻合，驗證了仿真模型的準確性。
　　其次采用三維仿真軟件對閥門部件（單向閥、大流量自鎖閥、小流量自鎖閥）進行仿真研究，分析了閥門瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)流動特性，通過對不同入口壓力、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)設計和流場優(yōu)化提

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