应用于霍尔推力器的宽范围微流量比例贮供系统建模及工作特性仿真研究
发布时间：2021-11-25 07:58
基于国家的深空探测任务对下一代航天器应用范围和姿控精度的要求,本文主要对应用在霍尔推力器上的宽范围微流量比例贮供系统的工作特性进行了仿真研究。本次研究共涉及四个测试系统,其中三个系统根据控制类型的不同又分为压电比例型和电磁比例型,一共七个系统。本文从基础元件入手,详细阐述了在AMESim仿真平台内,根据元件的工作原理进行建模和实验验证的详细过程,并且根据不同输出设置条件对元件的输出精度进行了测试,最后方便相同元件在不同系统间的调用,对各个元件进行了封装。工作特性分析方面,对每个推进剂系统进行了综合仿真及测试。仿真内容包括结构参数、闭环控制模拟和全工况下系统输出稳态响应的工作模拟,分析了压电片配置、阀芯规格、管路内径和节流孔板数量对系统稳态输出精度的影响,提出了结构优化方案。并且根据个别元件对上下游模块的输出特性影响进行了横向对比研究。噪声干扰分析方面,本文主要分析了气体流动噪声和传感器电路噪声对系统稳态输出的影响。针对比例阀内微小流道的气流脉动过程进行了三维流场仿真,分析了阀芯开启过程中气流的压力、温度及速度变化情况;对压力传感器和流量传感器的电路进行了噪声模拟并导入系统,得出了电路噪...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１稳态等离子体推进器（ＳＰＴ）原理示意图??Ｆｉｇ．?１－１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ?ｐｌａｓｍａ?ｔｈｒｕｓｔｅｒ?（ＳＰＴ）??
以及法国大学组成的等离子体推进研宄小组（ＧＲＤ）对霍尔推力器展开了关键??技术攻关。??奥尔良大学对ＳＰＴ－１００进行了改良（如图１－３所示），研制了型号ＳＰＴ－１００ＭＬ??霍尔推力器实验样机。该样机加速通道外径１００?ｃｍ，与工业模型外形相近，优??点是易于改变结构、磁场外形和材料，还可安装不同的诊断设备如光学光纤、静??电探针等，便于科学研宄。ＳＰＴ－１００?ＭＬ的工作条件为放电电压３００?Ｖ、电功率??１．３５?ＫＷ、流道中氙气流量为５?ｍｇ／ｓ、内外线圈电流为４．５?Ａ。试验后测量当真空??室压强低于２．５ｘｌＯ＿３Ｐａ，放电电流为４．２?ｍＡ时，推力器推力为８０ｍＮ［８］。??３??
?１＾：??４？??图１－２?ＳＰＴ等离子体推进器系统工作示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＳＰＴ?ｐｌａｓｍａ?ｔｈｒｕｓｔｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??２０世纪９０年代早期，由于霍尔推力器相较于离子推力器具有功耗较低性能??接近的有点，使得美国和欧洲也对此产生兴趣。１９９２年，在美国弹道导弹防御??委员会（ＢＭＤＯ）资助下，一些电推进专家访问俄罗斯的实验室，评估了?ＳＰＴ－１００??（也就是直径ｌ〇〇ｃｍ的ＳＰＴ）后，霍尔推力器被引入至西方［力。鉴于其简单可靠??的突出特性，该技术被迅速引纳并实现国有化，成为自有知识产权产品。??欧洲方面，为了提高霍尔推力器效率，研发更大推力的霍尔推力器，由法国??国家科学研宄中心（ＣＮＲＳ）、ＣＮＥＳ、Ｓｎｅｃｍａ公司、法国航空航天局（ＯＮＥＲＡ）??以及法国大学组成的等离子体推进研宄小组（ＧＲＤ）对霍尔推力器展开了关键??技术攻关。??奥尔良大学对ＳＰＴ－１００进行了改良（如图１－３所示），研制了型号ＳＰＴ－１００ＭＬ??霍尔推力器实验样机。该样机加速通道外径１００?ｃｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AMESim和Ansoft的直动式电磁阀动态特性仿真分析[J]. 王春民,沙超,魏学峰,雷小飞. 机床与液压. 2017(21)
[2]霍尔电推进技术的发展与应用[J]. 康小录,杭观荣,朱智春. 火箭推进. 2017(01)
[3]基于AMEsim的先导式溢流阀建模与仿真[J]. 周加永,张昂,莫新民,孟小净,赵浩. 兵器装备工程学报. 2016(02)
[4]GEO卫星霍尔推力器羽流防护结构混合PIC模拟[J]. 刘辉,罗晓明,温正,王珏,于达仁. 中国空间科学技术. 2016(01)
[5]基于AMESim的先导式比例减压阀建模与仿真[J]. 邓攀,陈一鸣,高云,褚乃强,尚伦. 液压与气动. 2015(02)
[6]国外多模式霍尔电推进发展概况及启示[J]. 杭观荣,康小录. 火箭推进. 2014(02)
[7]基于AMESim的先导式溢流阀仿真优化分析[J]. 冯喆,谢红梅,梁策. 科技资讯. 2014(10)
[8]电控单体泵柴油机供油系统参数对排放特性的影响[J]. 王沛,刘福水,商海昆,李向荣,赵陆明,班平宝. 内燃机工程. 2014(06)
[9]微弱红外光信号检测放大电路噪声分析及噪声匹配的研究[J]. 刘小林,王拥军. 软件. 2012(10)
[10]霍尔推力器性能评估技术及概况[J]. 陈继巍,张天平. 真空与低温. 2012(03)
博士论文
[1]航天器推进系统基于定性模型的故障诊断方法研究[D]. 晏政.国防科学技术大学 2013
[2]压电开关调压型气动数字比例压力阀的研究[D]. 许有熊.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]小流量高灵敏度橡胶膜片式减压阀设计优化[D]. 季朋.北华航天工业学院 2018
[2]通道壁面材料布置及磁场对霍尔推力器放电特性影响研究[D]. 刘广睿.大连海事大学 2017
[3]双模式推进系统工作性能仿真研究[D]. 周仁卓.北京交通大学 2016
[4]基于PID算法的电液比例同步控制系统的研究及应用[D]. 李敏捷.重庆大学 2014
[5]共轨喷油器喷油嘴内空化流动特性数值模拟研究[D]. 高国席.北京交通大学 2012
[6]PID参数自整定的研究与应用[D]. 周伟.华中科技大学 2011
[7]稳压元件对气缸高速运动平稳性的影响研究[D]. 赵红江.南京理工大学 2008
[8]电液比例变量柱塞泵的动态仿真[D]. 吴文海.西南交通大学 2006
[9]结晶器锥度测量仪的研究[D]. 张冬花.燕山大学 2006
本文编号：3517720
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：133 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１稳态等离子体推进器（ＳＰＴ）原理示意图??Ｆｉｇ．?１－１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ?ｐｌａｓｍａ?ｔｈｒｕｓｔｅｒ?（ＳＰＴ）??
以及法国大学组成的等离子体推进研宄小组（ＧＲＤ）对霍尔推力器展开了关键??技术攻关。??奥尔良大学对ＳＰＴ－１００进行了改良（如图１－３所示），研制了型号ＳＰＴ－１００ＭＬ??霍尔推力器实验样机。该样机加速通道外径１００?ｃｍ，与工业模型外形相近，优??点是易于改变结构、磁场外形和材料，还可安装不同的诊断设备如光学光纤、静??电探针等，便于科学研宄。ＳＰＴ－１００?ＭＬ的工作条件为放电电压３００?Ｖ、电功率??１．３５?ＫＷ、流道中氙气流量为５?ｍｇ／ｓ、内外线圈电流为４．５?Ａ。试验后测量当真空??室压强低于２．５ｘｌＯ＿３Ｐａ，放电电流为４．２?ｍＡ时，推力器推力为８０ｍＮ［８］。??３??
?１＾：??４？??图１－２?ＳＰＴ等离子体推进器系统工作示意图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｗｏｒｋｉｎｇ?ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ＳＰＴ?ｐｌａｓｍａ?ｔｈｒｕｓｔｅｒ?ｓｙｓｔｅｍ??２０世纪９０年代早期，由于霍尔推力器相较于离子推力器具有功耗较低性能??接近的有点，使得美国和欧洲也对此产生兴趣。１９９２年，在美国弹道导弹防御??委员会（ＢＭＤＯ）资助下，一些电推进专家访问俄罗斯的实验室，评估了?ＳＰＴ－１００??（也就是直径ｌ〇〇ｃｍ的ＳＰＴ）后，霍尔推力器被引入至西方［力。鉴于其简单可靠??的突出特性，该技术被迅速引纳并实现国有化，成为自有知识产权产品。??欧洲方面，为了提高霍尔推力器效率，研发更大推力的霍尔推力器，由法国??国家科学研宄中心（ＣＮＲＳ）、ＣＮＥＳ、Ｓｎｅｃｍａ公司、法国航空航天局（ＯＮＥＲＡ）??以及法国大学组成的等离子体推进研宄小组（ＧＲＤ）对霍尔推力器展开了关键??技术攻关。??奥尔良大学对ＳＰＴ－１００进行了改良（如图１－３所示），研制了型号ＳＰＴ－１００ＭＬ??霍尔推力器实验样机。该样机加速通道外径１００?ｃｍ
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于AMESim和Ansoft的直动式电磁阀动态特性仿真分析[J]. 王春民,沙超,魏学峰,雷小飞. 机床与液压. 2017(21)
[2]霍尔电推进技术的发展与应用[J]. 康小录,杭观荣,朱智春. 火箭推进. 2017(01)
[3]基于AMEsim的先导式溢流阀建模与仿真[J]. 周加永,张昂,莫新民,孟小净,赵浩. 兵器装备工程学报. 2016(02)
[4]GEO卫星霍尔推力器羽流防护结构混合PIC模拟[J]. 刘辉,罗晓明,温正,王珏,于达仁. 中国空间科学技术. 2016(01)
[5]基于AMESim的先导式比例减压阀建模与仿真[J]. 邓攀,陈一鸣,高云,褚乃强,尚伦. 液压与气动. 2015(02)
[6]国外多模式霍尔电推进发展概况及启示[J]. 杭观荣,康小录. 火箭推进. 2014(02)
[7]基于AMESim的先导式溢流阀仿真优化分析[J]. 冯喆,谢红梅,梁策. 科技资讯. 2014(10)
[8]电控单体泵柴油机供油系统参数对排放特性的影响[J]. 王沛,刘福水,商海昆,李向荣,赵陆明,班平宝. 内燃机工程. 2014(06)
[9]微弱红外光信号检测放大电路噪声分析及噪声匹配的研究[J]. 刘小林,王拥军. 软件. 2012(10)
[10]霍尔推力器性能评估技术及概况[J]. 陈继巍,张天平. 真空与低温. 2012(03)
博士论文
[1]航天器推进系统基于定性模型的故障诊断方法研究[D]. 晏政.国防科学技术大学 2013
[2]压电开关调压型气动数字比例压力阀的研究[D]. 许有熊.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]小流量高灵敏度橡胶膜片式减压阀设计优化[D]. 季朋.北华航天工业学院 2018
[2]通道壁面材料布置及磁场对霍尔推力器放电特性影响研究[D]. 刘广睿.大连海事大学 2017
[3]双模式推进系统工作性能仿真研究[D]. 周仁卓.北京交通大学 2016
[4]基于PID算法的电液比例同步控制系统的研究及应用[D]. 李敏捷.重庆大学 2014
[5]共轨喷油器喷油嘴内空化流动特性数值模拟研究[D]. 高国席.北京交通大学 2012
[6]PID参数自整定的研究与应用[D]. 周伟.华中科技大学 2011
[7]稳压元件对气缸高速运动平稳性的影响研究[D]. 赵红江.南京理工大学 2008
[8]电液比例变量柱塞泵的动态仿真[D]. 吴文海.西南交通大学 2006
[9]结晶器锥度测量仪的研究[D]. 张冬花.燕山大学 2006
本文编号：3517720
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3517720.html
