萤火一号火星探测器推进分系统技术.pdf

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1、上海航天AERoSPACESHANGHAI第30卷2013年第4期文章编号：1006—1630(2013)04一0096一04萤火一号火星探测器推进分系统技术郭尚群，侯辉，张勇(上海空间推进研究所，上海201112)摘要：对萤火一号(YH一1)火星探测器推进分系统技术进行了研究。给出了分系统组成。选择液氨为工质，分析了工作模式。用贮箱推进剂管理装置解决推进剂晃动；用加排阀集成组件提高分系统的低温密封性能。地面多次试验结果表明：YH一1火星探测器推进分系统能满足探测器要求。关键词：YH一1火星探测器；推

2、进分系统；氨液化气中图分类号：V448．222文献标志码：APropulsionSubsystemTechnologyforYIl-1MarsProbeGUOShang—qun，HOUHui，ZHANGYong(ShanghaiInstituteofSpacePropulsion，Shanghai2012，China)Abstract：ThepropulsionsubsystemtechnologyofYH一1Marsprobewasstudiedinthispaper．Thecompositiono

3、fthesubsystemwasgivenout．Theliquefiedammoniagaswaschosenasthepropellant．Theoperationmodewasanalyzed．Thepropellantmanagementdevice(PⅣID)wasusedforcontr01lingthepropellantsloshingandthenewfill／drainvalvewasequippedtoimprovethesealperformanceofthesubsystem

4、in10wtemperature．ThemanygroundtestresultsshowedthatthepropulsionsubsystemofYH一1IⅥarsprobemettherequirement．Keywords：YH一1Marsprobe；Propulsion；Liquefiedgas0引言YH一1火星探测器质量约100kg，预定运行于800x80000km的火星轨道，采用三轴稳定姿控方式，不具备轨控功能。其推进分系统任务是在速率阻尼、捕获太阳、粗对日定向、飞轮卸载、姿控分系统安全

5、模式、上电自主恢复模式和帆板未展开模式等工况下配合姿控分系统工作。YH一1火星探测器在运行过程中的空间环境温度可低至一40℃，此时常规的单组元推进剂如无水肼、DT一3已结冰，故无法使用单组元推进剂。整器对推进分系统的重量、体积、功耗、安全、可靠等的限制极严格，最终确定采用液化气推进技术。液化气推进是一种改进型冷气推进技术，其工作原理是用液化气可加压液化贮存的特点，实现推进剂的较高密度贮存，贮存压力不高。工作时，液态推进剂转换收稿日期：2012一09—26作者简介：郭尚群(1978一)，女，工程师，主要

6、从事推进系统及可靠性设计的研究。成气态，最终通过喷管喷射产生推力。液化气推进技术具备冷气推进结构简单、成本低廉等优点，同时提高了推进剂的贮存密度，也提高了推进分系统的性能。但液化气推进技术也存在不足，如飞行过程中推进剂在贮箱内易晃动，导致推进剂以气液混合状态到达推力器入口，降低推进性能；推进剂的液气转换效率和方式在对系统性能的影响较大，给推进性能带来一定未知性。2000年，sNAP一1卫星采用液化气推进技术，推进剂为丁烷，成功实施了高度约3km的轨道提升，与另一颗在轨飞行器组队飞行，为后续液化气推进技

7、术的应用奠定了基础[1]。2004年4月，我国发射了首颗采用液化气推进系统的NS-1小卫星，推进剂为氨，在轨飞行试验测得实际推力与地面试验结果基本一致，试验获得成功[z]。2008年10月，我国首次进行了氨液化气推进技术的工程应用，神舟7号飞船伴随卫星在进入预定轨道后通过多次变轨控制，成功完成绕飞科学实验。本文对YH一1火星探测器推进分系统技术进行第30卷2013年第4期郭尚群，等：萤火一号火星探测器推进分系统技术了研究。1推进分系统YH一1火星探测器推进分系统由液氨贮箱1个、加排阀集成组件、压力传感

8、器、过滤器、自锁阀、推力器6台和总装直属件1套(含贮箱支架、推力器机架、接插件、管路及附件)等构成。YH一1火星探测器推进分系统原理如图l所示。儿J2J3J4J5J6图1推进分系统原理Fig．1Principle0fprOpuIsionsubsystem液氨贮箱为球形铝合金贮箱，一端出口，出口处与管路采用双密封柱塞连接方式。贮箱外壁设置温度传感器，用于监视贮箱温度，便于了解推进分系统的状态。贮箱后设置加排阀集成组件、压力传感器和系统过滤器。加排阀集成组件