收藏本站
《华中科技大学》 2012年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

微牛顿量级推进器的推力性能研究

杨元侠  
【摘要】:随着人们对空间科学任务和实验的兴趣不断增加,现代空间任务对航天器的姿态和轨道控制、拖曳补偿以及变轨飞行等方面提出了更高的要求。作为提供飞行器动力的推进器,要求其提供的推力能够小到微牛顿量级。目前,科学家们研发了许多种类的微推进器以满足空间任务的需求。推力测量装置被广泛应用于推进器的推力性能地面测试,包括对推进器产生的单脉冲冲量和推力进行精确测量。因此,推力测量装置在推进器的研发过程中扮演了一个至关重要的作用。为了满足我国未来的空间科学任务需求,并结合实验室在精密扭秤上的丰富经验,我们发展了一种基于扭秤的推力测量技术用于测试微牛顿量级推进器的推力性能。通过特殊悬挂设计以及精密的扭秤结构组装,我们的测量装置不仅能够支持数公斤的推进器,而且在达到亚微牛顿的测量精度的同时,能够对推进器的单脉冲冲量进行开环测量,以及对平均推力进行开环和闭环测量。我们对测量系统的固有灵敏度和静态推力噪声分别进行了测量,固有灵敏度为6.3nN;在10-4到0.1Hz的频率范围内,推力噪声小于0.1μN/(?)Hz。为了确保我们测量结果的可信度,我们系统分析了各种误差源的影响,例如:真空环境的温度和气压波动、推进剂消耗、推进器导线引入的额外力矩,并对系统参数进行了修正。最终测量系统的单脉冲冲量测量范围可以达到1350μNs,分辨率为0.47μNs,平均推力测量范围可以达到264μN,分辨率为0.09μN,其测量精度只受到角度测量精度的限制。我们利用推力测量装置对中国科学院-空间科学与应用研究中心研发的脉冲等离子体推进器的原型样机进行了推力性能测试。单脉冲冲量的测量结果为(58.4±2.9)μNs,重复性为5%,在0.5Hz的工作频率下,平均推力的测量结果为(36.0±2.1)μN,稳定性6%;在1Hz频率下,平均推力为(62.6±2.3)μN,稳定性4%;在2Hz时,平均推力为(95.3±1.3)μN,稳定性1%。测量结果的误差比测量系统的精度要差一个量级,主要是由推进器的脉冲重复性不佳所造成的。另外,在我们核对了推进器的脉冲频率后,发现在高频部分,脉冲频率和平均推力不满足线性关系,原因是推进器在工作频率2Hz下的充电不够充分。根据对测量结果的分析,我们对推进器的进一步研究提出了一些改进意见。本工作得到了国家高技术研究发展计划(批准号:2008AA12A215)的资助。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:V430

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 洪延姬;周伟静;王广宇;;微推力测量方法及其关键问题分析[J];航空学报;2013年10期
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 唐飞,叶雄英,周兆英;一种基于间接标靶法的微小推力测量技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 叶迎华;沈瑞琪;肖贵林;单志诚;;微化学推力器推力测试技术研究[J];火工品;2006年01期
3 岑继文;徐进良;;一种微推力测量的简化处理方法[J];航空学报;2008年02期
4 王宇;尤政;王广宇;洪延姬;;一种多脉冲微推力的测量方法[J];航空学报;2009年12期
5 陈旭鹏,李勇,周兆英;采用双弹性元件级联的微小推力测量方法[J];清华大学学报(自然科学版);2004年02期
6 金星;洪延姬;陈景鹏;方娟;黄龙呈;;激光单脉冲冲量的扭摆测量方法[J];强激光与粒子束;2006年11期
7 岑继文;徐进良;;微推力与冲击力关系的实验研究[J];推进技术;2009年01期
8 赵宝瑞,李晶,蒋金伟;微小推力自动测量系统研究[J];宇航计测技术;2000年04期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 涂良成;光子静止质量的实验检验[D];华中科技大学;2006年
2 杨山清;扭丝滞弹性效应的精确测量[D];华中科技大学;2009年
3 刘祺;基于双球体吸引质量的扭秤周期法测量牛顿引力常数G[D];华中科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Aerodynamics of indirect thrust measurement by the impulse method[J];Acta Mechanica Sinica;2011年02期
2 唐飞,叶雄英,周兆英;一种基于间接标靶法的微小推力测量技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期
3 童军杰;岑继文;;三维壁面效应对微喷管性能影响的数值计算[J];微纳电子技术;2011年06期
4 梁英贤;对称与破缺的物理模式[J];重庆邮电学院学报;1998年04期
5 杨惠;孙健;赵玮霖;李涛;孙智富;;手持工具镁合金零部件阻尼性能分析[J];重庆工学院学报(自然科学版);2009年05期
6 童军杰;岑继文;;三维壁面效应对扁平微喷管性能影响[J];四川兵工学报;2011年04期
7 都柄晓;赵勇;姚雯;陈小前;;Review of thrust measurement techniques for micro-thr usters[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2013年02期
8 方娟;金星;叶继飞;王广宇;周铁军;;扭摆测量微冲量的计算方法[J];机电产品开发与创新;2007年05期
9 卢凤双;芮永岭;田宇鹏;张建福;冯强;赵栋梁;;M2052高阻尼合金的研究及应用[J];金属功能材料;2013年04期
10 洪延姬;周伟静;王广宇;;微推力测量方法及其关键问题分析[J];航空学报;2013年10期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王军;洪延姬;崔村燕;;激光微推力器及其关键技术[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李绍宏;高强韧冷作模具钢组织设计及组织控制研究[D];上海大学;2011年
2 朱平;水工质脉冲等离子体低功率推进器的设计与研究[D];南京理工大学;2011年
3 刘力;惯性传感器扭摆测试中地面振动和放电金丝的影响研究[D];华中科技大学;2012年
4 岑继文;新型高效微推进技术研究[D];中国科学技术大学;2008年
5 杨乐;脉冲等离子体推力器工作过程理论和实验研究[D];国防科学技术大学;2007年
6 李自然;脉冲等离子体推力器设计与性能的理论与实验研究[D];国防科学技术大学;2008年
7 杨山清;扭丝滞弹性效应的精确测量[D];华中科技大学;2009年
8 刘祺;基于双球体吸引质量的扭秤周期法测量牛顿引力常数G[D];华中科技大学;2009年
9 占必富;毫米范围引力反平方定律的实验检验[D];华中科技大学;2012年
10 黎卿;扭秤周期法测G实验中的系统误差研究[D];华中科技大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李诺;铜基多孔形状记忆合金的制备与性能研究[D];河北工业大学;2011年
2 范启通;基于高Q值扭秤检验弱等效原理实验的前期研究[D];华中科技大学;2011年
3 余协正;MEMS固体化学微推进阵列的设计、制作及其性能研究[D];南京理工大学;2012年
4 陶艳玲;镁合金阻尼减振性能及机理研究[D];重庆大学;2004年
5 戴鹏;热弹性马氏体相变的低频内耗行为[D];合肥工业大学;2005年
6 陈玉华;小型化学能推进器的研究[D];南京理工大学;2006年
7 李兆泽;MEMS固体微推进器的设计与制作[D];国防科学技术大学;2006年
8 单志诚;微尺度含能材料燃烧及作功特性研究[D];南京理工大学;2007年
9 金峰;微型固体发动机组的结构设计及性能检测[D];上海交通大学;2008年
10 田铁;镁合金阻尼特性的实验研究[D];重庆工学院;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 唐飞,叶雄英,周兆英;一种基于间接标靶法的微小推力测量技术[J];微纳电子技术;2003年Z1期
2 赵宝瑞,李晶;电火箭微小推力自动测量装置研究[J];导弹与航天运载技术;2000年02期
3 王宇;尤政;王广宇;洪延姬;;一种多脉冲微推力的测量方法[J];航空学报;2009年12期
4 刘向阳 ,范宁军,李科杰;微型推进器推力测试的现状及发展趋势[J];测控技术;2004年05期
5 陈旭鹏,李勇,周兆英;采用双弹性元件级联的微小推力测量方法[J];清华大学学报(自然科学版);2004年02期
6 汤海滨;刘畅;向民;徐衡;杨勇;;微推力全弹性测量装置[J];推进技术;2007年06期
7 王广宇;洪延姬;;脉冲微推力器平均推力测量研究[J];推进技术;2009年05期
8 赵宝瑞,李晶,蒋金伟;微小推力自动测量系统研究[J];宇航计测技术;2000年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 钱敏,孙宝元,张军;整体式三维压电测力平台的研制[J];大连理工大学学报;2000年05期
2 金星,洪延姬,崔村燕,王军,文明;激光推进冲量耦合系数的测量方法[J];强激光与粒子束;2004年07期
3 李修乾,洪延姬,何国强,姚宏林;激光推进器概念设计研究现状及发展趋势[J];强激光与粒子束;2005年03期
4 文明;洪延姬;王军;杨健;;基于复摆模型的高速摄影冲量耦合系数测量方法[J];强激光与粒子束;2006年07期
5 何枫,谢峻石,姚朝晖;超声速欠膨胀冲击射流的数值模拟[J];推进技术;2002年02期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 岳英;扭秤弱等效原理实验中的引力梯度效应研究[D];华中科技大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 林朝平;;如何控制端面环形槽的深度[J];工具技术;1990年10期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张多;;从第12~16届世界杯足球赛看现代足球定位球进攻特点[A];贵州省第六届体育科学大会论文集[C];2004年
2 任敦登;单信海;杜英杰;;不同速度下足球碰撞过程生物力学特征指标的比较[A];第十一届全国运动生物力学学术交流大会论文汇编(摘要)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;盘战甲A定位球[N];中国体育报;2000年
2 晓光;定位球事关生死[N];中国体育报;2001年
3 本报特约记者 马洪彬;定位球热开始降温[N];中国足球报;2006年
4 本报记者 李刚;金志扬:定位球多,凸显防守不力[N];中国足球报;2006年
5 记者 董博臣 吉隆坡;进攻,0股勇气?[N];中国足球报;2007年
6 方言;定位球主导中超攻势[N];中国足球报;2008年
7 林剑;定位球的正反面[N];中国体育报;2008年
8 记者 高西广;气势·防守·定位球[N];西安日报;2003年
9 本报记者 孟洪涛;定位球成突破口[N];中国体育报;2004年
10 本报记者 董博臣;裴恩才专走技术路[N];中国足球报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨元侠;微牛顿量级推进器的推力性能研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李卫;第四届与第五届女足世界杯前场定位球进攻效果的统计与分析[D];河北师范大学;2008年
2 刘山宏;第13届欧洲足球锦标赛前场定位球战术特点分析与研究[D];苏州大学;2010年
3 乔华;对第18届世界杯足球赛决赛阶段前场定位球攻守情况的分析与研究[D];华东师范大学;2008年
4 王世福;第19届世界杯足球赛前场定位球进攻战术研究[D];河南师范大学;2011年
5 吕宁;第十九届世界杯足球比赛前场定位球战术运用分析[D];河北师范大学;2011年
6 朱齐国;南非世界杯前场定位球攻、守技战术运用情况的研究[D];西安体育学院;2012年
7 曹恽;青少年足球前锋队员定位球战术意识评价方法设计及应用[D];南京师范大学;2008年
8 王怀利;第13届欧洲足球锦标赛前场定位球攻守战术运用分析[D];山东师范大学;2009年
9 王晓军;中韩国家和国奥男子足球队比赛中前场进攻战术、射门及定位球进攻对比分析[D];北京体育大学;2007年
10 陈茂战;2007年“潍坊杯”国际青年足球邀请赛中国青年队攻防特征的研究[D];河北师范大学;2009年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026