微小推力太阳能热推进系统高效聚光技术研究

发布时间：2020-10-14 19:06

　　 为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,本文提出了一种用于太阳能热推进器的具有伞状龙骨结构的可折叠展开式抛物面太阳能聚光器设计方案,该聚光器既可以克服充气展开式抛物面聚光器的展开度低、褶皱多及偏离标准抛物面的面差大、展开及对日跟踪难以控制等技术难题,也可以克服刚性固定抛物面聚光器质量和体积庞大、聚光功率低等问题。设计了一个聚光功率100 KW、开口圆半径4.9m的可折叠展开式伞状龙骨结构正焦抛物面聚光器,利用FLUENT软件对太阳能热推进器进行了模拟和性能预示,以氢气为工质气体,得到系统的推力和比冲可以分别到达10.23N和701.4s,结果表明,这种推进器具有比冲高,推力适中的特点,可以用于微小卫星、纳卫星的轨道转换及姿态控制的微小推力使用。利用ANSYS软件对聚光器空间工作稳定性进行了有限元结构静力学分析,计算结果表明：在考虑太阳风和一定表面张力的情况下,这种龙骨结构的引入在很大程度上抵消了反射膜材料表面张力和太阳风对聚光器工作形态的影响,保证了其在太空环境的正常工作,验证了设计的合理性。 通过对微小、纳米卫星太阳能热推进技术的系统研究得出,若需达到微小推力大于0.5牛顿、比冲大于350秒的要求,把微小推力太阳能热推力器系统方案优化为：一次反射面为可折叠展开式伞状龙骨结构的格里高利双反式一次聚光器,二次聚光器采用折射式二次聚光器(RSC),以蓝宝石作为制备RSC的材料,二次聚光器在出口处通过光纤连接器与多模光纤相连,最后通过三角锥状的能量提取器将聚焦的太阳能导入吸热／推力室来实现高效聚光的系统技术方案。
【学位单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2010
【中图分类】：TK513
【部分图文】：

91年在海湾战争中发射的质量为21kg的r微型实验卫星。图l一2是ApprizessSt盯微型实验卫星。该卫星外形呈均被太阳能电池板所覆盖，以便给微电能。这种微型卫星是靠法国的Ar射三颗微型卫星(图1一3)，微型卫星成卫星系统。同时微型卫星上还装息传输等多种功能。曾为北极探险

SS实验科学卫星。图1一5是xss实验空军研究实验室(ai:foree:escarchla研制的XSS系列微型卫星之一，研制在太空轨道中运行的卫星提供后勤维卫星，主要是因为它具有质量轻、体中的XSS一10微型卫星的质量仅仅只有小，但其功能又十分强大，并且配备系统和极高分辨率的照相机。在微型卫板就会展开，为卫星提供电能，以保手地面工作站的指挥，微型卫星还能行仔细观察和检测，分离并释放一套6所示，对轨道中的卫星进行维护和修的空间后勤维修服务工具，能够在地它的维修服务和任务。

图1.6分离放出自动维修工具系统
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本文编号：2841059