变轨期间对接机构对接锁系温度场数值模拟

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1、第42卷第4期2010年8月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics&Astronautics变轨期间对接机构对接锁系温度场数值模拟李鹏1张崇峰2陈宝东1柏合民1(1．上海市空间飞行器机构重点实验室，上海，201108；2．上海航天技术研究院，上海，201109)V01．42No．4Aug．2010摘要：采用节点热网络法，建立了目标飞行嚣尾郝组合系统(发动机组和对接机构)温度场敦值模拟的物理、数学模型，明确了关键参数的计算方法，应用隐式R—K法，耦

2、合求解非线性温度微分方程组。着重研究变轨期间对接锁系受高温变轨发动机的热影响。分析表明．发动机高温熟辐射对邻近对接锁系的热影响很大，发动机热影响范围大致在护士A0=(90士30)。和毋士△疗=(270士30)。区阔．发动机相对安装距离R、变轨起始酵刻和工作聍阊是影响对接锁系温度的重要因素，而发动机安装倾角对对接锁系温度的影响非常小．关键词：温度场；数值模拟I对接锁系；对接机构；目标飞行器；变轨中图分类号：TKl24文献标识码：A文章编号：1005—2615(20lO)04一046l—05Numerical

3、SimulationofTemperatureFieldofDockingLatchSysteminDockingMechanismDuringOrbitTransferLiPen91，ZhangChongfen92，ChenBaodon91，BaiHeminl(1．ShanghaiKeyLaboratoryofSpaceCraftMechanism，Shanghai，201108，China；2．ShanghaiAcademyofSpaceflightTechnology，Shanghai，201109

4、，China)Abstract：ThephysicalandmathematicaImodelsareestablishedfornumericalsimulationoftemperaturefieldbycombiningsystemwithenginegroupanddockingmechanismattheendofobjectspacecraftUS-ingnodethermalnetworkmethod．Calculationalmethodsforkeyparametersareexplai

5、ned．TheimplicitR—Kmethodisusedtosolvethenonlineardifferentialequations．Thethermaleffectoftheenginesatthehightemperatureindockinglatchsystemisstudied．Theanalysisshowsthatthethermalradiationofenginesathightemperatureinfluencesgreatlythedockinglatchsystem．Di

6、stanceR，orbittransferbe-ginningmomentandengineworkingtimeareimportantfactorstoinfluencethetemperatureofthedock—inglatchsystem，andtheinstallingobliquityofenginephasalittleinfluenceatthetemperature．Keywords：temperaturefield；numericalsimulation；dockinglatchs

7、ystem；dockingmechanism；objectspacecraft；orbittransfer两个飞行器在空间实施对接之前或对接分离之后，目标飞行器要进行轨道的调整，为了实现变轨，可能会在飞行器尾部对接机构周围布置两个或更多个高温变轨发动机cu。目标飞行器尾部采用被动异体同构周边式对接机构[2]，其中对接锁系是其上极为重要的活动系统。对接锁系有着复杂的传动机构，其对温度较为敏感。在变轨飞行期间，对接机构不但要经受空间各种交变外热流的作用，同时还要接受附近变轨发动机推力室壁温度高达1700K的强

8、大热辐射，这会严重影响对接锁系的温度状况，导致锁系无法正常工作。本文利用数值模拟的方法，将两个并联发动机和对接机构共同建模，进资助项目：上海市科学技术委员会重点(08R21420300)资助项目}上海市空间飞行器机构重点实验室开放课题基金(06DZ22105)资助项目。收稿日期：2009—06—14；修订日期：2010一01—25作者简介：李鹏．男。博士，高级工程师，1977年2月生，E—mail：brisum77@hotma