[发明专利]一种ADN基姿控推力器地面试验装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种ADN基姿控推力器地面试验装置及试验方法，气源中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀、第一电磁阀、进入贮箱，驱动贮箱内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀进入推力器，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体；所述中红外激光测量系统实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置用于实时测量推力器外壁面的温度；所述内壁温测量装置实时测量用于测量推力器燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置用于测量推力器燃烧室内的压力。

技术领域

本发明涉及用于卫星姿态调整的ADN基推力器地面试验装置及试验方法，属于宇航推进和燃烧诊断研究领域。

背景技术

推进系统是卫星的关键部件，目前已有的推进技术以单组元推进、双组元推进以及电推进为主要方式。长期以来，基于肼类推进剂的单组元化学推进方式，以其结构简单和高可靠性，广泛应用于国内外近地轨道卫星的推进系统。但是肼类推进剂的较高毒性和致癌特征，对于推进剂的贮存、使用、维护提高了要求，限制了它的进一步发展。基于对下一代卫星推进系统的长期贮存、比冲高、对环境友好等要求，国际上广泛开展了对绿色推进剂的研究，绿色推进技术已经成为了空间推进技术领域的研究热点[4]。在众多的备选推进剂中，离子液体以其高能、绿色无毒、相容性好、低特征信号等特性，成为了新型绿色推进剂的合适候选，其中最有应用潜力的离子液体推进剂包括：ADN([NH4]+[N(NO2)2]-)和HAN([NH3OH]+[NO3]-)。ADN推进剂和HAN推进剂的密度比冲要远高于现有的肼推进剂，HAN基推进剂比冲更高，但存在燃烧不稳定等问题，ADN基推进剂目前已经进入应用研究阶段，是国内外下一代卫星推进剂的研究重点。

单组元卫星推力器地面点火实验欠缺有效的内流测试手段，无法对燃气参数进行诊断。传统的地面测试一般使用推力台架测力、壁面压力传感器测静压、热电偶测外壁温度等，利用获得的平均推力、燃烧室压力和外壁温度等参数评估推力器的工作状态和稳定性。该测试方法仅能对整机状态有大概认识，无法深入了解燃烧室内推进剂分解和燃烧的过程。内部气流参数，特别是组分浓度的定量诊断在国内外单组元化学推力器地面实验中几乎是空白；另一方面，传统接触式内流传感器，会直接影响当地的化学反应和气流状态，对于厘米尺度的微推力器更难以使用，这都要求发展一套新的地面试验装置，提供满足ADN基整机性能和ADN基推进剂分解、燃烧过程研究的试验能力。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种ADN基姿控推力器地面试验装置及试验方法，通过对推力器外壁、内壁温度、推力器内燃气压力、燃气温度和组分浓度的在线定量测量，可以同时实现对ADN基姿控推力器整机性能和ADN基推进剂分解燃烧过程的试验研究。

本发明的技术方案是：一种ADN基姿控推力器地面试验装置，该试验装置包括气源、第一单向阀、第一电磁阀、贮箱、第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀、外壁温测量装置、内壁温测量装置、中红外激光测量系统、近红外激光测量系统、压力测量装置；

气源中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀、第一电磁阀、进入贮箱，驱动贮箱内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀进入推力器，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体，该高温气体通过推进剂的尾喷管喷出产生推力；

所述中红外激光测量系统实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置用于实时测量推力器外壁面的温度；所述内壁温测量装置实时测量用于测量推力器燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置用于测量推力器燃烧室内的压力。

所述ADN基姿控推力器地面试验装置还包括第一压力传感器，连接在第一单向阀、第一电磁阀之间，用于测量气源的压力值。