[发明专利]一种10N推力器羽流对星表设备温度影响的确定方法

说明书

技术领域

本发明用于卫星构型布局过程中，对于10N推力器的羽流场热效应影响进行分析，适用于采用10N推力器的中高轨卫星构型布局设计。 

背景技术

羽流是指卫星发动机工作在高真空下时喷射出来的气流，它在喷嘴处形成的形状像羽毛一样，所以称之为羽流。羽流中的成分复杂，包含分子污染物和粒子污染物(如未完全燃烧的燃料液滴，燃烧室壁面颗粒物等)。在空间环境下，喷射出的气体将迅速膨胀，变得越来越稀薄，并且可以延伸很长距离。羽流的影响包括羽流可能引起的干扰力矩、热效应及污染效应，羽流可能污染太阳帆板，使其电能转换效率降低，也可能污染其他敏感器，而羽流的干扰力矩也会导致系统多耗燃料，甚至造成姿态打翻，羽流热效应会造成设备温度升高，从而引起设备失效等故障。 

在工程应用中，为对卫星表面设备的羽流影响进行评估，通常的做法是采用专用软件或数值模拟的方式建立模型，计算出10N推力器的热流场，再用热分析软件建立热分析模型对设备的热影响进行分析。采用此种方法的缺陷是迭代次数多，分析周期长。 

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种快速确定羽流对星表设备温度影响的方法，为卫星构型布局设计提供参考。 

本发明的技术方案是：一种10N推力器羽流对星表设备温度影响的确定方法，步骤如下： 

1)根据10N推力器的安装位置、待分析的受羽流热流影响设备的安装位 置，确定待分析设备上受羽流影响的区域； 

2)测量获得待分析设备上受羽流影响的区域内待分析点到10N推力器喷口圆心的距离r，待分析设备上受羽流影响的区域内待分析点到10N推力器喷口圆心连线与推力器轴线的夹角θ，待分析设备上受羽流影响的区域内待分析点到10N推力器喷口圆心连线β； 

3)根据10N羽流热流计算公式H(r,θ,β)=H(r0)(r0r)2cosnθcosβ,]]>得到待分析设备上受羽流影响的区域内各待分析点到达的热流密度H，其中羽流中心距r₀＝550mm；中心点热流密度H(r₀)＝12.02W/cm²；偏移角度指数n＝28-θ/2.5，若当θ＞40°时，n＝12；选取热流密度H最大的点作为待分析的受羽流热流影响设备上的最恶劣点； 

4)根据10N推力器在轨工作模式确定10N推力器工作时的最大占空比η； 

5)确定待分析设备表面的反射率ε_h，并根据待分析设备的几何形状，确定待分析设备迎风面和散热面面积比A；对于卫星星体表面A取1；对于圆柱形或长方形设备，A取1/2； 

6)根据公式计算得到待分析设备上受羽流影响的区域内最恶劣点的温度T，并将最恶劣点的温度T作为待分析设备的温度T；其中σ为史蒂芬-波尔兹曼常数；H`为最恶劣点的热流密度。 

本发明与现有技术相比的优点在于：在卫星构型布局设计过程中，羽流分析是其中重要的一个设计环节。以往需要多个学科的设计人员进行建模分析，迭代次数多，设计周期长。采用本方法能够避免大量的软件建模分析过程，使构型布局设计师能够快速确定受影响设备的稳态温度，即时评估受影响设备布局的合理性，为构型布局设计提供数据参考，简化设计环节，缩短设计周期。 

附图说明

图1为本发明方法流程图。 

图2为10N推力器羽流热流计算时r，θ，β的相对关系示意。 

具体实施方式

下面对本发明方法作进一步说明。