折叠展开式伞状聚光装置太阳能热推进器性能研究

【摘要】太阳能热推进(STP)是航天推进的一种形式,它是利用太阳辐射能直接加热推进剂工质,与电推进系统相比,它不需要附加任何电力设备,使得推进系统的结构相对简单且太阳能利用率高；与化学能推进相比,具有比冲高且污染小,推进剂消耗量少、无毒、经济性好等优点,对于同样的空间飞行任务,可以节省大量的燃料,增大有效载荷。因STP系统可以实现较高的工质温度而具有较高比冲和适中的推力范围,因此,作为航天飞行器的动力,用于进一步完善深空探测、空间轨道转移和姿态调控具有巨大的发展潜力。为了进一步满足STP系统能够产生相对较高的比冲、适中的推力范围以满足其用于航天飞行器的轨道转换及姿态控制等要求,本文针对现有的传统的固定刚性抛物面聚光器质量和体积庞大且聚光功率低和充气展开式抛物面聚光器展开度低、褶皱以及面差大及对日跟踪难以控制等缺点,设计了伞状龙骨式的可折叠展开式抛物面结构的格里高利双反式聚光器为主聚光器,且配备以蓝宝石作为制备材料的折射式二次聚光器(RSC)。除此之外,分别选取了研究相对成熟的氢和工业上易取的且液态易得易储存的氨作为初始推进剂工质,进一步完善推进剂工质气体的工程算法,理论分析了STP系统的推进性能,得出不同推进剂工质气体所达到的推力范围和比冲(氢气作为推进剂工质气体,推力范围和比冲分别为0.2N—27N,7400s；氨气作为推进剂工质气体,推力范围和比冲分别为0.1N–43N,3900s),且重点分析了氨作为工质的可行性及其优势,利用MATLAB软件对可选气体的相关的特征量对STP系统性能的影响进行绘制和分析。比较结果显示：以氨作为初始推进剂工质在理论上是可行的,相对于氢气,虽比冲有所减小,但其液化工艺和储箱技术相对简单且足以满足航天器在太空中的轨道转换及姿态控制的要求,而且完成任务所需的时间较短。此项研究为太阳能热推进系统设计参数的选取和及性能研究提供切实可靠的理论依据。
【作者】崔春梅；
【导师】戴剑锋；
【作者基本信息】兰州理工大学，凝聚态物理，2014，硕士
【关键词】太阳能热推进系统；吸热/推力室；比冲；推力；

【参考文献】
[1]卜红叶.广青路西北绕城线工程技术可行性研究[D].吉林大学,交通运输工程,2013,硕士.
[2]张跃.有机氯化物的反应精馏合成研究[D].南京工业大学,2002.
[3]袁春辉.中国城市环境全要素生产率的估算及影响因素分析[D].浙江财经学院,区域经济学,2013,硕士.
[4]邓荷琳.美国投资条约实践中的习惯国际法问题[D].厦门大学,国际法学,2014,硕士.
[5]黄敢.利率市场化和我国商业银行利率风险的管理[D].对外经济贸易大学,企业管理,2004,硕士.
[6]张荣.长春市400例儿童维生素D水平及影响因素初步探讨[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[7]叶超.应用低温等离子髓核成形术治疗颈椎间盘突出症的临床研究[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[8]施云剑.右归丸对激素抵抗型肾病综合征患者临床疗效及其GRα、GRβ影响的研究[D].甘肃中医学院,中西医结合临床,2014,硕士.
[9]马琪娜.应用戏剧的艺术性与艺术戏剧的实用性[D].云南艺术学院,当代中国话剧研究,2014,硕士.
[10]孟繁荣.基于FPGA的高清机顶盒终端设计[D].哈尔滨理工大学,通信与信息系统,2012,硕士.
[11]顾炎.钢铁企业计算机集成制造系统CIMS[J].钢铁.1993(12)
[12]雍太文.四川盆周山区农业生产结构优化调整的动态研究[D].四川农业大学,2003.
[13]庞炜.基于ATOM的开放式平台及应用研究[D].南京邮电大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[14]顾浩浩.面向大规模定制的浴室柜产品族设计研究[D].浙江工业大学,2012.
[15]潘光曦.山东省财政农业支出规模优化问题研究[D].山东财经大学,财政学,2012,硕士.
[16]汤凤莲.盐酸二甲双胍对阻塞性睡眠呼吸暂停综合征模型血清及脂肪组织瘦素、抵抗素、脂联素表达的影响[D].桂林医学院,内科学,2012,硕士.
[17]王海花.杆状病毒AcMNPV的p6.9基因在病毒复制过程中的功能研究[D].扬州大学,生物化学与分子生物学,2011,硕士.
[18]徐红伟,张立彬,胥芳,张任,胡克用.基于功率预测和电压补偿的光伏电池MPPT方法研究[J].太阳能学报,2013,09:1599-1605.
[19]杨荣.黔东南州文化产业若干问题研究[D].华中师范大学,农村与区域发展,2013,硕士.
[20]于静静.山东省体育学科建设现状及其发展模式研究[D].曲阜师范大学,体育人文社会学,2013,硕士.
[21]孙东旭.基于功率预测的风电并网优化调度研究[D].北京交通大学,2014.
[22]王聪.外加纵向磁场作用下TIG焊熔池温度场和流动的数值模拟[D].重庆大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[23]彭耀武.中国柑橘溃疡病病原菌多态性研究[D].西南大学,植物病理学,2014,硕士.
[24]冯颖,胡跃明,苏春翌.连续回滞系统的模型参考自适应控制[J].控制与决策,2006,12:1402-1406.
[25]徐丙立,龚建华,林珲,黄俊卿,郑常伟.地理信息系统与作战仿真的集成[J].系统仿真学报,2005,05:1149-1152+1167.
[26]荆玉杰.法藏敦煌诗文选集叙录[D].兰州大学,历史文献学,2013,硕士.
[27]赵田田.产学研合作网络关系强度对企业技术创新能力影响的研究[D].哈尔滨工业大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[28]徐若愚.挑战、参与、建构：中国国家身份转变对台湾问题的影响[D].华东师范大学,国际政治,2013,硕士.
[29]龙娜.泰国学生汉语称呼语使用情况调查[D].鲁东大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[30]邓业浩.碳点的固态发光及机理[D].中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所),2013.
[31]梁冰洁.DC01EK冷轧搪瓷用钢开发及其抗鳞爆性能研究[D].东北大学,材料加工工程,2010,硕士.
[32]谢秦川.多元媒介上的中国在非洲形象及公共关系策略研究[D].上海外国语大学,新闻学,2013,硕士.
[33]曹筱英.美国商业银行财务管理分析[D].吉林大学,世界经济,2013,硕士.
[34]贺瑞粉.基于DDS技术的扫频仪设计[D].西北师范大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[35]肖擎.基于学生发展的地理课堂教学调控理论与实践[D].华中师范大学,学科教学,2013,硕士.
[36]熊旭华.不同形态纳米银的制备及其杀菌性能研究[D].华南理工大学,市政工程,2014,硕士.
[37]梁洁.高频短波胃电刺激影响大鼠胃感觉功能的外周通路研究[D].华中科技大学,内科学,2013,硕士.
[38]邓艺颖.债券市场利率期限结构分析及其风险管理研究[D].湖南大学,金融学,2003,硕士.
[39]邵晓莉.Y_2O_3基纳米纤维膜的制备及发光性能研究[D].浙江理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[40]赵丽华.文化传媒企业盈利模式研究[D].河北经贸大学,会计,2014,硕士.
[41]张泉灵,荣冈.农药化工企业数据挖掘系统的开发与应用[J].数字化工,2005,10:13-15.
[42]刘佳智.越剧中的外国题材作品研究[D].中国戏曲学院,戏剧与影视学,2013,硕士.
[43]宁万超.新建高速公路长联桥梁无缝桥面关键技术研究[D].西南交通大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[44]王建芳.网络引文信息的挖掘及其对数字图书馆资源建设的启示[D].山西大学,2004.
[45]钟大伟.空间决策支持系统的可视化技术研究与应用[D].福州大学,2004.
[46]陈颖颖.完善盐城市低收入群体住房保障制度研究[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[47]张玉.武汉地区流感样病例中人鼻病毒和人肠道病毒的分子流行病学研究[D].华中科技大学,公共卫生,2013,硕士.
[48]姚智胜,邵春福,高永亮.基于支持向量回归机的交通状态短时预测方法研究[J].北京交通大学学报,2006,03:19-22.
[49]陈建灿.基于高阶谱的电梯机械故障诊断[D].华侨大学,机械工程,2013,硕士.
[50]张国臣.唐海湿地健康状况评价研究[D].河北师范大学,地图学与地理信息系统,2014,硕士.