一种卫星双组元推力器羽流热影响分析方法

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1、第21卷第6期航天器工程Vo1．21No．62012年l2月SPACECRAFTENGINEERING43一种卫星双组元推力器羽流热影响分析方法徐春生李洋肖应廷曹鹏(中国空间技术研究院，北京1OOO94)摘要给出一种分析星上设备受双组元推力器羽流热影响的方法。首先，提取待分析设备三维模型的STL(stereolithographic)数据；然后，根据STL数据中三角形网格的法向矢量选取有效的三角形网格；最后，利用STL数据和推力器羽流热流场分布函数建立羽流热影响分析模型。不管设备表面能否用解析公式表达，文章提出的方法均能分析推力器羽流对其产生的热影响。关键词卫星；双组元推力器

2、；羽流；热影响；STL数据中图分类号：V43o文献标志码：ADOI：lO．3969／j．issn．1673—8748．2012．06．006AnalysisMethodofThermalEffectsduetoSatelliteBipropellantThruster’SPlumeXUChunshengLIYangXIAOYingtingCAOPeng(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Ananalysismethodofthermaleffectsonsatellite’Sequipment

3、duetobipropellantthruster’Splumeisgiven．Firstly，stereolithographic(STL)dataareobtainedfromtheequipmentthree—dimensionalmode1．Secondly，theusefultrianglegridsareselectedfromtheSTLdatabythegrids’normalvectors．Finally，ananalysismodelofthermaleffectsduetoplumeisfounded，basedontheSTLdataanddistri

4、butingfunctionoftherma1flowfield．Themethodmentionedcananalyzethermaleffectsontheequipmentnomatteritssurfacecanorcan’tbeexpressedwithformula．Keywords：satellite；bipropellantthruster；plume；thermaleffect；STLdata大学_3]、上海交通大学l6]、中国空间技术研究院[1]1引言等主要采用上述理论计算方法。理论计算方法在进行羽流分析时，对连续流使用N—s求解，对自由卫星推力器羽流会影

5、响卫星的工作性能和寿分子流采用二维或三维DSMC方法进行分析。开命，在卫星布局阶段须考虑羽流对周围设备产生展羽流影响分析的另一个途径是对试验数据的拟的影响。目前，分析卫星推力器羽流影响的主要合。1983年，德国汉堡科技大学开展了MBB双组方法包括理论计算和对试验数据的拟合。理论计元10N推力器的点火试验，综合考虑了推力器点算一般采用DSMC方法_lJ，N-S方程和DSMC方火脉冲等因素，获得了羽流在各阶段的形状、热流量法相结合的方式]，或采用点源分析模型l4]。欧分布、干扰力和冲量分布等数据]。文献[8]中采用洲航天局(使用的Plume软件])、北京航空航天经过试验数据支持的

6、分析方法，对国际海事卫星一2收稿日期：2012—06—13；修回日期：2012—10—10作者简介：徐春生(1981一)，男，博士，工程师，从事通信卫星机械总体设计工作。Email：xcstju@yahoo．corn．c13．。44航天器工程(Inmarsat一2)因1ON推力器羽流而受到的冲击和模型为热影响进行了分析。文献[9]在MBB试验数据的H(K，，，)一H(r0)·(r。／r)(cos)cos&基础上采用数据拟合的方法，得到了双组元10N推z一28一／2．5I(1)力器的羽流动力学效应和热影响分析的公式。文Y00·55f献[10]和文献[11]在文献[9]的基础上，

7、推导出了H(r。)一12．02l羽流对抛物面天线和太阳翼的动力学效应和热式中：r0为试验中所取距离，m；H(r。)为对应rn的影响。热流量试验结果，W／cm；z为曲线拟合时的参数，理论计算方法假设推力器连续稳态点火，不当>40。时，取Z===12。考虑点火脉冲的实际情况；而对试验数据拟合的分析方法，所得的结果与实际情况具有更好的一致性。另外，对试验数据进行拟合来计算羽流热影响的方法，计算量非常小，可以快速获得结果。不过，文献[10]的方法和Plume软件，均难以计算形状不规则或无法用解析公式表达的复杂曲