航天器姿控发动机真空羽流场计算及其扰动分析.pdf

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1、航天器姿控发动机真空羽流场计算及其扰动分析史纪鑫北京空间飞行器总体设计部，北京1 0 0 0 9 4 摘要：航天器姿态控制发动机工作期间，产生的羽流扰动力矩会影响控制精度，对流和辐射产生的热效应会影响热控系统工作，羽流沉积物会影响光学敏感器的精度。文章以某航天器的2 0 N 姿控发动机为例，首先采用工程的M O C 方法计算其真空羽流场；然后利用建立的航天器羽流三维冲击模型分析了羽流对太阳电池阵的冲击载荷；最后对发动机羽流脉冲激励下太阳电池阵的响应和姿态控制系统受到的扰动力矩进行了仿真分析。结果表明姿控发动机羽流脉冲激励将对控制精度和稳定度产生不可忽视的影响。航天器;真空羽流；冲击载荷;扰动分

2、析V 2 1 1.1+7;T B 1 1A1 6 7 3-1 3 7 9 (2 0 1 1 )0 5-0 4 3 1-0 51 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 6 7 3-1 3 7 9.2 0 1 1.0 5.0 0 52 0 1 1-0 7-2 62 0 1 1-0 8-2 2史纪鑫（1 9 7 8-），男，高级工程师，主要从事航天器动力学与控制研究。E-m a i l:s h i j i x i n 7 8 s i n a.c o m。1.3图8 1 H i l l J A F,D r a p e r J S.A n a l y t i c a l a p p r o x i

3、 m a t i o n f o r t h e f l o w f r o m a n o z z l e i n t o a v a c u u m J .J o u r n a l o f S p a c e c r a f t a n d R o c k e t s,1 9 6 6(3):1 5 5 2-1 5 5 4 2 S i m o n s G A.E f f e c t o f n o z z l e b o u n d a r y l a y e r s o n r o c k e t e x h a u s t p l u m e s J .A I A A J o u r

4、n a l,1 9 7 2,1 0(1 1):1 5 3 4-1 5 3 5 3 H o f f m a n n R J.T h e C O N T A M 3.2 p l u m e f l o w f i e l d a n a l y s i s a n d c o n t a m i n a t i o n p r e d i c t i o n c o m p u t e r p r o g r a m:a n a l y s i s m o d e l a n d e x p e r i m e n t a l v e r i f i c a t i o n,A I A A 1 9

5、 8 5-0 9 2 8 R 4 B i r d G A.M o l e c u l a r g a s d y n a m i c s a n d t h e d i r e c t s i m u l a t i o n o f g a s f l o w s M .O x f o r d:C l a r e n d o n P r e s s,1 9 9 4 5 陈兵，蔡国飙.模拟真空羽流场的特征线法 J .推进 技术，2 0 0 2，2 3(6)C h e n B i n g,C a i G u o b i a o.M e t h o d o f c h a r a c t e r i

6、 s t i c s f o r v a c u u m p l u m e s i m u l a t i o n J .J o u r n a l o f P r o p u l s i o n T e c h n o l o g y,2 0 0 2,2 3(6)6 黄琳，廖宏图.卫星推力器布局方式对高空羽流撞击 效应的影响研究 J .宇航学报，2 0 0 5，2 6(2)H u a n g L i n,L i a o H o n g t u.S t u d y i n g o f h i g h-a l t i t u d e p l u m e i m p i n g e m e n

7、t e f f e c t s f o r v a r i o u s s a t e l l i t e t h r u s t e r l a y o u t s c h e m e J .J o u r n a l o f A s t r o n a u t i c s,2 0 0 5,2 6(2)7 程晓丽，王强，阎喜勤.卫星姿控发动机高空羽流场 工程分析 J .空间科学学报，2 0 0 5，2 6(1)C h e n g X i a o l i,W a n g Q i a n g,Y a n X i q i n.E n g i n e e r i n g a n a l y s i

8、s o n a s a t e l l i t e a t t i t u d e c o n t r o l t h r u s t e r p l u m e a t h i g h a l t i t u d e s J .C h i n e s e J o u r n a l o f S p a c e S c i e n c e,2 0 0 5,2 6(1)P l u m e f i e l d a n d i t s p e r t u r b a t i o n a n a l y s i s o f a s p a c e c r a f t a t t i t u d e c

9、 o n t r o l t h r u s t e r S h i J i x i n中国航天器姿控发动机真空羽流场计算及其扰动分析航天器姿控发动机真空羽流场计算及其扰动分析作者：史纪鑫，Shi Jixin作者单位：北京空间飞行器总体设计部,北京,100094刊名：航天器环境工程英文刊名：Spacecraft Environment Engineering年，卷(期)：2011,28(5)参考文献(7条)参考文献(7条)1.Hill J A F;Draper J S Analytical approximation for the flow from a nozzle into a vacu

10、um 1966(03)2.Simons G A Effect of nozzle boundary layers on rocket exhaust plumes外文期刊 1972(11)3.Hoffmann R J The CONTAM 3.2 plume flowfield analysis and contamination prediction computer program:analysis modeland experimental verification,AIAA 1985-09284.Bird G A Molecular gas dynamics and the direct simulation of gas flows 19945.陈兵;蔡国飙 模拟真空羽流场的特征线法期刊论文-推进技术 2002(06)6.黄琳;廖宏图 卫星推力器布局方式对高空羽流撞击效应的影响研究期刊论文-宇航学报 2005(02)7.程晓丽;王强;阎喜勤 卫星姿控发动机高空羽流场工程分析 2005(01)本文链接：http:/