[发明专利]一种高总冲固体冷气微推进装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种推进装置。

背景技术

微纳卫星由于其成本低、重量轻、发射形式灵活等优点，开始被国际航天界所关注，并迅速发展起来，根据SpaceWorks咨询公司的评估，预计未来市场每年对50kg以下微纳卫星的需求超过400颗。通过编队组网等构建分布式空间系统，可用于空间环境探测、战术侦查与通信增强等主流宇航业务，同时，发展高能量、高精度、高通信量、高处理量、高机动性的单颗高品质微纳卫星，也具有较高的应用价值。由于未来空间任务对于轨道控制的需求，以及模块化的设计、快速组装等需求，需要发展模块化、可预包装的微推进技术。

固体冷气微推进模块技术由于其安全性、可长期贮存、货架式等优点，具备发展高总冲、模块化、可预包装的微推进模块技术的基础。荷兰TNO公司(NetherlADNs Organisation for Applied Scientific Research)、TU(Delft Delft University of Technology)、UTwente(University of Twente)三家单位联合发起了T3μPS(TNO，TU Delft，UTwente Micro Propulsion System)研究，成功掌握了冷气生成器等相关技术。固体冷气生成器系统能够有效节省推进系统体积与质量，并且不需要高压储气结构以及压力调节装置，储存时间长，无泄漏，不需要高压装置，模块化，易于集成，能够根据不同的需要集成不同数量的冷气生成器。但现阶段仅有Proba-2号卫星和Delfi N3Xt卫星进行了飞行试验。但是该模块提供的总的产气量由于采用了颗粒性装药，受到了一定的限制。点火采用热丝直接加热的方式，效率以及点火可靠性较低，南京理工大学也开展了固体冷气推进技术研究，其装药形式与T3公司相似，产气率较低，并且气体洁净度不容易控制，通过细沙、活性炭等进行过滤，易碎，容易自身产生残渣，污染气源。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种高总冲固体冷气微推进装置，提高了整个推进模块的总冲量，提高了推进装置的密封性，并且可以实现多自由度控制。

本发明的技术解决方案是：一种高总冲固体冷气微推进装置，包括：气室、气室端盖、穿舱接线板、温度传感器、压力传感器、冷气发生器、微型冷气推力器；气室为一端开口的圆筒状壳体，各微型冷气推力器的喷口分别安装在气室端面中心处、气室侧壁上，喷气方向分别为：沿气室轴线且与气室开口端方向相反、平行于气室端面向外且沿气室开口端有分量；气室端盖密封气室开口端，温度传感器、压力传感器、冷气发生器固定在气室内；微型冷气推力器、压力传感器、温度传感器、冷气发生器的导线集中连接在穿舱接线板上，穿舱接线板将导线引出至气室外部的控制驱动模块，穿舱接线板位于气室端盖上。

所述微型冷气推力器中一个微型冷气推力器的喷口位于气室端面中心处，喷气方向沿气室轴线且与气室开口端方向相反；两个微型冷气推力器的喷口位于气室侧壁且关于过气室轴线的平面对称，喷气方向与气室端面呈10°～15°的夹角；另两个微型冷气推力器的喷口位于气室侧壁上且位于上述两个微型冷气推力器的对侧，与上述两个微型冷气推力器对称。

所述冷气发生器为氮气发生器、氢气发生器或二氧化碳发生器。

所述冷气发生器采用圆柱形装药，排气口位置与点火器位于同侧，排气口处装有过滤精度范围为10μm～30μm和5μm～10μm的两层烧结滤网，过滤精度范围在5μm～10μm的烧结滤网安装于最外侧，冷气发生器内推进剂的装填形式采用浇注形式或自由装填的形式。

所述温度传感器、压力传感器或冷气发生器固定在安装支撑板上，安装支撑板固定在气室端盖上。

还包括加排气堵头，安装在气室端面上并密封。

所述气室与气室端盖连接处的壁厚气室其余部分壁厚其中，P为工作压力，D_t为气室的外径，[σ]^t为许用应力，C为腐蚀余量，为安全系数。

所述微型冷气推力器有5个。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明的采用了密封点少、全封闭式的结构，提高了整个模块的密封性，所有部件除了控制驱动电路外，其他部件全部集成在气室内部，导线通过穿舱接线板引出，接线板与气室端盖通过电子束焊进行连接，焊缝满足I级焊缝要求，实现高可靠密封连接，区别于现阶段将发生器直接连接于外部的方法，提高了整个模块的气密性。