毕业论文
论文题目：卫星推进系统的现状及发展趋势
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2016年12月9日
卫星推进系统的现状及发展趋势
目录
第1章 概 述 ..................................................................................................................... 1 第2章 双组元推进系统 ....................................................................................................... 3
2.1 国内外应用现状 ...................................................................................................... 3
2.1.1交响乐卫星推进系统 ..................................................................................... 3 2.1.2 BUS1卫星推进系统 ..................................................................................... 4 2.1.3 日本ETS—VI卫星推进系统 ........................................................................ 4 2.1.4 国外双组元落压推进系统技术特点 .............................................................. 5 2.1.5 国内双组元推进系统 .................................................................................... 6
第3章 电推进系统 ............................................................................................................ 10
3.1 国外电推进发展及应用 ......................................................................................... 10
3.1.1技术发展现状及趋势 ................................................................................... 10 3.1.2 航天器应用情况 ......................................................................................... 11 3.2 我国电推进技术发展与应用 ................................................................................. 13
3.2.1技术发展 ..................................................................................................... 13 3.2.2应用现状 ..................................................................................................... 15 3.2.3 未来展望 .................................................................................................... 15 3.3 霍尔电推进系统 .................................................................................................... 16
3.3.1 最大限度提升航天器有效载荷 ................................................................... 17 3.3.2 下一代空间推进主角 .................................................................................. 17
第4章 推进系统发展的关键技术 ...................................................................................... 19
4.1 系统设计............................................................................................................... 19
II
卫星推进系统的现状及发展趋势
4.2 双组元推进器 ....................................................................................................... 19 4.3 表面张力贮箱技术 ................................................................................................ 20 4.4 推进系统轻小型化 ................................................................................................ 20 4.5 推进系统的清洁度控制 ......................................................................................... 20 4.6 试验测试技术 ....................................................................................................... 21 4.7 电推进技术 ........................................................................................................... 21 第5章 推进系统的发展趋势 ............................................................................................. 23
5.1 太阳帆推进技术研究 ............................................................................................ 23 5.2 太阳热推进技术研究 ............................................................................................ 24 5.3 核推进研究 ........................................................................................................... 24 5.4 国外卫星推进技术发展趋势 ................................................................................. 25 5.5 我国推进系统发展趋势 ......................................................................................... 26 第6章 结束语 ................................................................................................................... 27 参考文献 ............................................................................................................................. 28
III
卫星推进系统的现状及发展趋势
第1章概述
推进技术的发展水平在很大程度上代表着人类航天技术的发展水平。在一个多世纪的太空探索中，人类对于航天器的推进系统的研究从未止步，推进方式由原来的冷气推进到化学推进，再到电推进，还有未来的核电推进，推进装置决定着人类在太空中能够旅行多远。
推进分系统的任务有两个，一个是在航天器变轨时，用做姿态和轨道机动；一个是航天器在轨正常工作时，用做姿态和轨道保持。对发射静止轨道航天器在转移轨道变轨时以及对返回航天器在再入大气层时，所用发动机，可用大推力的固体或液体发动机；用做姿态和轨道保持时，一般用小推力发动机或称小推力器。
对推进分系统的要求除选用什么方案外，还要提出总冲、比冲、混合比、推力大小、占空比、残余量、工作次数（寿命）等。
随着推力器比冲的提高，所需的推进剂量占系统重量百分比随之降低，因此优良的性能—— 更高的比冲值，是选择推进系统的一个重要准则。此外，可靠性安全性经济性也是准则之一。当然，评价每条准则的重要性与飞行任务是密切相关的。
三轴控制航天器至少需要6台小推力器，为保证可靠，现在设计都采用8～12台推力器。同时配备相应部件的备份，使系统形成两套，可同时使用，也可互为备份。在轨工作时，沿飞行方向（正向或反向），点火的姿态控制发动机一般要成对使用，以产生没有线性推力的纯力矩。由于航天器对速度矢量垂直的推力不敏感，所以在这些方向上的控制，可以用单台小推力器。
推进分系统在设计时，要在保证性能的前提下，还要确保安全。其常见类型见表1.1。
表1.1常见推进分系统类型
类型 推进剂 比冲（s） 280 50-75 优缺点 简单、可靠、成本低 简单无污染；性能很低 简单；性能较低 性能高、系统复杂 性能高、需耗电、接口复杂 性能高、耗电大、接口复杂 应用 远地点变轨 怕污染、小卫星 轨道不机动、小卫星 轨道机动、变轨 姿态和轨道调整 姿态和轨道调整 固体发动机 双基药 冷气推进 氮、氦等 单元推进剂 无水肼、H2O2 200 双元推进剂 MMH和N2O4 电阻加热 电弧加热 静电离子 电磁离子 氮、氨、氢 氮、氨、氢 氙 氙 310 150/700 450/1500 2000/6000 性能极高、耗电极大、推力小 姿态和轨道调整转移 1000/2000 性能极高、耗电极大、推力小 姿态和轨道调整提升 1
