姿控发动机羽流气动力测量试验方案初探

《姿控发动机羽流气动力测量试验方案初探》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、工程技术载人航天2011年第6期姿控发动机羽流气动力测量试验方案初探王文龙周建平蔡国飙(1北京航空航天大学宇航学院2中国载人航天工程办公室)摘要航天器的姿控发动机羽流对大型太阳能电池翼产生气动力效应越来越受到工程设计部门的重视。首次提出了117N姿控发动机羽流撞击太阳能电池翼的气动力的地面测量试验方案。针对地面试验的三个技术难点，采用抽速千万升每秒的液氦深冷泵技术满足高放气量的动态真空度要求；用可调节弹簧机构克服重力对气动力测量的影响；采用测量位移的方法间接测量气动力的数值大小，采用高精度的电磁力校准装置对测量系统进行原位校准，校准

2、过程消除了系统误差对测量精度的影响，测量精度较高。关键词真空羽流气动力测量方案分类号V417~．4文献标识码A文章编号1674—5825(2011)06—0051—06诺德空军试验中心(AEDC)对一个典型的100磅推1引言力发动机进行了全尺寸羽流撞击平板试验Ⅲ；1977卫星、飞船、空问站等航天器上有许多用于调整年，Lengrand，J．C．等人在法国真空羽流试验设备SR3航天器姿态的发动机，这些姿控发动机工作时的喷中采用氮气作工质，对“不完全射流对平板气动力分流在真空条件下会迅速膨胀形成真空羽流，真空羽布”进行了测量；1985年，

3、德国的Dettlef，G．等人试流撞击到航天器的大型太阳能电池翼上会形成羽流验验证了发动机羽流在连续流区和过渡区对航天器气动力效应。由于航天器上太阳能电池翼数量较多，表面的撞击效应}3_，Legge．H等人进行了姿控发动机羽不可能全部安装在航天器的质心处，也不可能完全流流动和碰撞的试验研究14]；1988年，Rogers，A．等人对称布置，又因为太阳能电池翼质心与航天器质心在真空室中测量了小推力发动机羽流撞击气动力分间存在距离且受力不对称，真空羽流对太阳能电池布，并由试验结果转换得到真实条件下羽流撞击气翼的气动力或气动力矩会对整个航

4、天器的质心产生动力网；1994年，PenkoP．F．对羽流气动力碰撞锥体进附加气动力矩，给航天器的姿态调整带来影响，进而行了试验研究嘲；1991年，Dettelef，G．对羽流流动和增加航天器调姿的推进剂消耗、降低航天器寿命。美羽流碰撞进行了综述网；2002年，俄罗斯中央机械设国“卫星通讯(STACOM)”卫星，由于推力为0．6N的计研究院的Lapygin，V．I．等人介绍了一种六自由度单组元发动机羽流气动力对太阳能电池翼的撞击构的气动力、气动力矩测量传感器，并用该型传感器对成干扰力矩，需要增加推进剂的携带量，加重了长寿羽流气动力进

5、行了试验研究ol。命卫星的设计困难。国内针对真空羽流气动力效应试验研究较少，国外对姿控发动机气动力的试验研究起步于202002年北京空气动力研究所的程晓丽等人进行了小世纪60年代，为了“阿波罗”登月计划的需要，美国推力发动机高空羽流场测量『11；2005年北京航空航首次对双组元液体火箭发动机的羽流核心区气动力天大学的张建华等人在低密度风洞中对真空羽流撞进行了试验研究。1966年，Piesik．E．T．等人在美国阿击平板的气动力进行了试验研究【21；2007年上海交通来稿日期：2OlO一09—02；修回日期：2011-08—19。作者

6、简介：王文龙(1983．07一)，男，博士研究生，研究方向为真空羽流效应试验系统设计及羽流效应试验。51万方数据载人航天2011年第6期T程技术大学的肖泽娟等人进行了100km轨道高度姿控发动寸为4．59mx2m，太阳能电池翼的质心相对于航天器机羽流流场参数的测量I。质心的坐标为(a+2．295，0，0)，发动机相对于航天器通过对国内外文献研究，未见真空羽流对大型质心的坐标为(。，b，C)，其中a．b、C为常数，单位为太阳能电池翼的等比例气动力测量试验，大多为羽米。流撞击平板的缩比试验，测量方法多采用皮托管测计算表明姿控发动机羽流对

7、大型太阳能电池翼量平板表面的压强分布，进而积分获得气动力或气的气动力在x和Y两个方向的分力较大，也是T程动力矩。这主要是因为：首先，采用等比例模型试验设计中最关心的两个分力。在试验测量中，为了降低对地面模拟试验系统的要求较高，模拟发动机在太测量的难度，选取两个方向的分力Fx和Fv作为测空条件下的冷黑环境难度大，试验成本高昂；其次，量对象，如果上述两个分力与数值计算一致，表明数太阳能电池翼的外形尺寸较大(如某在轨卫星的大值计算方法的可靠性，可以用数值仿真的方法获得型太阳能电池翼尺寸为4．59mx2m)，被测量气动力其他方向的分力或力矩

8、，试验测量的数据也足以修大小(0~20N)比太阳能电池翼本身重力低1～2个数正数值仿真代码。量级，排除地面模拟试验的重力影响难度较大；第2．2技术难点三，测量如此小的气动力本身难度较大，且系统误差目前围内外众多的姿控发动机撞击平板的气