專利名稱：一種10n推力器羽流對(duì)星表設(shè)備溫度影響的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于衛(wèi)星構(gòu)型布局過程中，對(duì)于ION推力器的羽流場(chǎng)熱效應(yīng)影響進(jìn)行分析，適用于采用ION推力器的中高軌衛(wèi)星構(gòu)型布局設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
羽流是指衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高真空下時(shí)噴射出來的氣流，它在噴嘴處形成的形狀像羽毛一樣，所以稱之為羽流。羽流中的成分復(fù)雜，包含分子污染物和粒子污染物(如未完全燃燒的燃料液滴，燃燒室壁面顆粒物等)。在空間環(huán)境下，噴射出的氣體將迅速膨脹，變得越來越稀薄，并且可 以延伸很長(zhǎng)距離。羽流的影響包括羽流可能引起的干擾力矩、熱效應(yīng)及污染效應(yīng)，羽流可能污染太陽(yáng)帆板，使其電能轉(zhuǎn)換效率降低，也可能污染其他敏感器，而羽流的干擾力矩也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)多耗燃料，甚至造成姿態(tài)打翻，羽流熱效應(yīng)會(huì)造成設(shè)備溫度升聞，從而引起設(shè)備失效等故障。在工程應(yīng)用中，為對(duì)衛(wèi)星表面設(shè)備的羽流影響進(jìn)行評(píng)估，通常的做法是采用專用軟件或數(shù)值模擬的方式建立模型，計(jì)算出ION推力器的熱流場(chǎng)，再用熱分析軟件建立熱分析模型對(duì)設(shè)備的熱影響進(jìn)行分析。采用此種方法的缺陷是迭代次數(shù)多，分析周期長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速確定羽流對(duì)星表設(shè)備溫度影響的方法，為衛(wèi)星構(gòu)型布局設(shè)計(jì)提供參考。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種ION推力器羽流對(duì)星表設(shè)備溫度影響的確定方法，步驟如下:I)根據(jù)ION推力器的安裝位置、待分析的受羽流熱流影響設(shè)備的安裝位置，確定待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域；2)測(cè)量獲得待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心的距離r，待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心連線與推力器軸線的夾角Θ，待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心連線β ;3)根據(jù)ION羽流熱流計(jì)算公式HOAZO =COSfl Θ叫 ，得到待分析設(shè)備
r
上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)各待分析點(diǎn)到達(dá)的熱流密度H，其中羽流中心距Γ(ι = 550mm ;中心點(diǎn)熱流密度H(rQ) = 12.02W/cm2 ;偏移角度指數(shù)η = 28-Θ/2.5，若當(dāng)Θ >40°時(shí)，η = 12 ;選取熱流密度H最大的點(diǎn)作為待分析的受羽流熱流影響設(shè)備上的最惡劣點(diǎn)；4)根據(jù)ION推力器在軌工作模式確定ION推力器工作時(shí)的最大占空比η ；5)確定待分析設(shè)備表面的反射率ε h，并根據(jù)待分析設(shè)備的幾何形狀，確定待分析設(shè)備迎風(fēng)面和散熱面面積比A ;對(duì)于衛(wèi)星星體表面A取I ;對(duì)于圓柱形或長(zhǎng)方形設(shè)備，A取1/2 ；
6)根據(jù)公式
權(quán)利要求
1.一種ION推力器羽流對(duì)星表設(shè)備溫度影響的確定方法，其特征在于步驟如下: 1)根據(jù)ION推力器的安裝位置、待分析的受羽流熱流影響設(shè)備的安裝位置，確定待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域； 2)測(cè)量獲得待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心的距離r，待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心連線與推力器軸線的夾角Θ，待分析設(shè)備上受羽流影響的區(qū)域內(nèi)待分析點(diǎn)到ION推力器噴口圓心連線β ； 3)根據(jù)ION羽流熱流計(jì)算公式
全文摘要
一種10N推力器羽流對(duì)星表設(shè)備溫度影響的確定方法是在分析受10N推力器羽流影響設(shè)備的熱流密度基礎(chǔ)上，結(jié)合10N推力器本身的工作占空比以及受影響設(shè)備本身的熱特性和表面幾何特性，能夠快速計(jì)算出受影響設(shè)備的穩(wěn)態(tài)溫度。本方法特別適用于采用10N推力器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的中高軌衛(wèi)星，可在衛(wèi)星構(gòu)型布局設(shè)計(jì)過程中對(duì)設(shè)備受羽流的溫度影響進(jìn)行評(píng)估確定，為受影響設(shè)備的布局調(diào)整或熱防護(hù)設(shè)計(jì)提供參考。
文檔編號(hào)G01M9/00GK103217269SQ20131006300
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月28日
發(fā)明者武向軍, 譚滄海, 王金剛, 叢飛, 李長(zhǎng)江, 楊慧 申請(qǐng)人:北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部