用于太阳能推进的可折叠展开式伞状龙骨聚光器 被引量：3

1

作者 戴剑锋 赵沛 +3 位作者 毛根旺 孙毅彬 李星 何成旦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2295-2298,共4页

为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,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,该方案可以克服充气展开式抛物面聚光器和刚性固定抛物面聚光器具有的技术难题。设计了一个聚光功率1... 为有效提高空间太阳能聚光器的聚光效率,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,该方案可以克服充气展开式抛物面聚光器和刚性固定抛物面聚光器具有的技术难题。设计了一个聚光功率100 kW,开口圆半径4.9 m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10.23 N和701.4 s。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。 展开更多

关键词 太阳能热推进 聚光器 伞状龙骨 比冲 推力

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太阳能热推进系统效率分析 被引量：2

2

作者 邢宝玉 黄敏超 +1 位作者 程谋森 刘昆 《火箭推进》 CAS 2013年第5期23-30,共8页

太阳能热推进采用小分子量气体作为推进剂可以获取800~900 s高比冲,但提高推进系统的换热效率是目前亟待解决的问题。本研究建立了太阳能热推进系统主要部件的基本分析模型,在利用有限单元法进行热分析的基础上,对系统在多种工况下的相... 太阳能热推进采用小分子量气体作为推进剂可以获取800~900 s高比冲,但提高推进系统的换热效率是目前亟待解决的问题。本研究建立了太阳能热推进系统主要部件的基本分析模型,在利用有限单元法进行热分析的基础上,对系统在多种工况下的相关参数进行了计算,分析了各部件主要参数对提高太阳能热推进系统热效率和推进效率的影响,得出了系统效率在不同工作状态下的变化规律,并提出了提高系统效率的措施。 展开更多

关键词 太阳能热推进 热效率 性能分析 数值仿真

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太阳能热推进系统流场和性能计算 被引量：1

3

作者 戴剑锋 李星 +2 位作者 赵沛 孙毅彬 何成旦 《新技术新工艺》 2010年第7期14-17,共4页

利用FLUENT计算流体软件,建立太阳能热推进系统内部工质流体(氢气)流动模型,根据太阳能热推进系统地面试验的运行情况和结构参数,对氢气在热推进系统内部的流动、传热现象进行了数值仿真研究,对系统内部流场结构和传热机理进行探讨;同时... 利用FLUENT计算流体软件,建立太阳能热推进系统内部工质流体(氢气)流动模型,根据太阳能热推进系统地面试验的运行情况和结构参数,对氢气在热推进系统内部的流动、传热现象进行了数值仿真研究,对系统内部流场结构和传热机理进行探讨;同时,研究了喷管收敛半角、扩张半角及喉管直径对太阳能推进系统性能的影响。研究结果表明,太阳能推进器的结构参数对系统性能影响较大,收敛半角对太阳能热推进系统的比冲影响不明显,对质量流量和推力的影响较明显;在其他参数一定的情况下,存在一组最佳结构参数:扩张半角oθpt=60°,喉管直径Dopt=2 mm,对应于最佳比冲Isp=803 s。 展开更多

关键词 航天推进系统 太阳能热推进 收敛半角 扩张半角 比冲

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蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统设计与性能分析 被引量：1

4

作者 张晏鑫 閤海峰 +1 位作者 宋方舟 刘向雷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期230-240,共11页

为有效解决在日蚀区太阳能热推进器推力失效、电力中断的问题,提出了蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统结构,并对系统各部件建立相关物理数学模型,分析了工质种类、工质流量等因素对推进性能的影响。结果表明,为保证推进器在日蚀区30mi... 为有效解决在日蚀区太阳能热推进器推力失效、电力中断的问题,提出了蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统结构,并对系统各部件建立相关物理数学模型,分析了工质种类、工质流量等因素对推进性能的影响。结果表明,为保证推进器在日蚀区30min内持续提供推力和电力供应,砷化镓热光伏电池在无工质工况下能提供10W左右的低功率电力供应,在设计工况下能提供50W^110W的电力供应;液氢作为工质时,最大比冲将达到806s,随着工质流量的持续增加,比冲损失速率呈现先加快后减慢的变化趋势;液氨作为替代工质具有更快的加热速率,其比冲为240s^300s远低于氢工质比冲,其推力系数1.77要略高于氢工质推力系数1.7。通过本文研究,蓄热式太阳能双模推进系统具有较好的可行性,且推力及比冲适中,有望弥补低比冲化学推进和小推力电推进技术的不足。 展开更多

关键词 太阳能热推进 蓄热 热光伏 光伏电池 推力系数 比冲

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可折叠展开式伞状龙骨聚光器的聚光性能 被引量：1

5

作者 戴剑锋 付比 +3 位作者 姚晓菊 戴怡乐 赵沛 何成旦 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期46-50,共5页

针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点,利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下,伞面最大应... 针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点,利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下,伞面最大应力为1.66 MPa,远小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龙骨材料的阈值强度,伞面最大形变仅为0.941 mm,焦斑半径为6.37 cm,几何聚光比可达5 917,比标准抛物面仅减小了1.25%。结果表明:将材质轻、抗拉伸强度高的伞状龙骨结构引入可折叠展开式聚光器的设计方案,在很大程度上抵消了衬底薄膜材料表面张力及太阳风对聚光器工作形态的影响,可消除褶皱,提高可折叠展开式伞状龙骨聚光器的结构稳定性及可展开度,同时证明了伞状龙骨结构及Kevlar材料的选择是合理的。 展开更多

关键词 伞状龙骨 聚光器 太阳能热推进 静力学分析 聚光性能

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太阳能火箭发动机聚光器设计研究

6

作者 张纯良 吕孟军 杨萍 《西安航空技术高等专科学校学报》 2011年第3期3-6,共4页

从工程实际出发对工程上常用的聚光器进行性能比较,可以得出适合太阳能火箭发动机(STP)的聚光器及其具有的性能优点。在研究此种聚光器设计方法的过程中,推导出相关公式和其中的关键技术,这对STP聚光器的工程设计具有重要的指导价值。

关键词 太阳能 太阳像 太阳能火箭发动机 抛物面聚光器

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蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统换热特性数值模拟研究

7

作者 张晏鑫 鲍创 +3 位作者 閤海峰 宋方舟 高鹏 刘向雷 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2866-2880,共15页

通过三维数值模拟研究蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统的蓄/释热特性和推进性能。在蓄热式太阳能热推进系统工程模型的基础上,通过射线光学的光路分析验证了聚光器设计的合理性,并获得吸热腔壁面能量分布情况,进一步研究了相变蓄热... 通过三维数值模拟研究蓄热式太阳能热光伏-热推进双模系统的蓄/释热特性和推进性能。在蓄热式太阳能热推进系统工程模型的基础上,通过射线光学的光路分析验证了聚光器设计的合理性,并获得吸热腔壁面能量分布情况,进一步研究了相变蓄热过程的影响因素。基于场协同原理对热光伏再生冷却结构进行了优化设计,使热光伏具有较好的散热特性,提高发电功率;通过整机流动换热仿真,分析了工质流体在推进器内部的换热情况。计算结果表明,蓄热式热推进器具有达到734s比冲和0.9N推力的推进性能,以及能够满足日蚀区微小卫星的供电和推力需求。 展开更多

关键词 太阳能热推进 蓄热 热光伏 场协同原理 比冲

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基于太阳能热推进的应急飞行器系统优化设计

8

作者 唐生勇 王兆魁 +1 位作者 邢宝玉 张育林 《航天器环境工程》 2012年第6期691-695,共5页

基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道... 基于太阳能热推进的航天器推进系统具备高比冲、高效率等诸多性能优势。文章基于太阳能热推进原理实现应急轨道航天器的轨道补偿控制,并对系统关键参数进行了优化设计。首先建立轨道控制系统的数学模型,然后根据太阳能热推进原理与轨道特性实现吸热剂质量与聚光器吸热面积的优化计算,最后仿真验证该方案的可行性。仿真结果表明:该方案适用于210～300km高度的应急轨道,且吸热剂质量与聚光器面积需求均在合理范围内。 展开更多

关键词 应急轨道 太阳能热推进 轨道补偿控制 系统优化

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太阳能热推力器二次聚光器再生冷却过程

9

作者 邢宝玉 刘昆 +1 位作者 黄敏超 程谋森 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第6期31-36,共6页

为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点，本文采用再生冷却技术，对二次聚光器与推力室进行了一体化设计，并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明，该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下，热应力分析... 为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点，本文采用再生冷却技术，对二次聚光器与推力室进行了一体化设计，并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明，该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下，热应力分析表明可有效降低其破裂的可能性。同时该设计可预热推进剂至500K以上，提高了系统的能量利用效率。通过进一步对吸收腔内的热辐射分析发现，工质流动对吸收腔壁温影响较小，吸收腔壁面仍然可以维持2400～2600K的高温。 展开更多

关键词 太阳能热推进 折射式二次聚光器 再生冷却 数值仿真

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太阳能火箭发动机吸热/推力室流场及性能计算 被引量：6

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作者 张纯良 王平 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期943-948,共6页

首先对某大型太阳能火箭发动机(Solar Thermal Propulsion:STP)的实验情况,进行了结构分析和基本实验条件估算。然后利用FLUENT计算软件,采用等壁温模型,对其吸热/推力室的内部流动、传热情况,以及STP的性能特征等进行了计算,计算结果... 首先对某大型太阳能火箭发动机(Solar Thermal Propulsion:STP)的实验情况,进行了结构分析和基本实验条件估算。然后利用FLUENT计算软件,采用等壁温模型,对其吸热/推力室的内部流动、传热情况,以及STP的性能特征等进行了计算,计算结果与实验数据一致,这对STP的设计有重要的指导意义。 展开更多

关键词 航空 航天推进系统 太阳能火箭发动机 吸热/推力室 数值计算 传热

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推进剂通道结构对太阳热发动机影响数值研究 被引量：3

11

作者 杨杰 杨立军 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1156-1162,共7页

运用数值模拟方法,通过改变推力室螺旋通道结构参数,对太阳热发动机(STP)能进行了详细的研究,深入分析了STP的推力,比冲、质量流量变化情况,得出了一般情况下螺旋通道的长度,宽度参数范围,同时比较了单、双通道的优缺点,所得的结论对ST... 运用数值模拟方法,通过改变推力室螺旋通道结构参数,对太阳热发动机(STP)能进行了详细的研究,深入分析了STP的推力,比冲、质量流量变化情况,得出了一般情况下螺旋通道的长度,宽度参数范围,同时比较了单、双通道的优缺点,所得的结论对STP推力室/热吸收室推进剂加热通道结构设计具有指导意义. 展开更多

关键词 太阳热发动机 推力室 对流换热 推力 比冲

原文传递

吸气式太阳能热推进系统进气道特性分析 被引量：1

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作者 黄敏超 杜运良 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期59-63,共5页

吸气式冲压推进技术是吸气式太阳能热推进技术的基础。如何设计一种性能理想的进气道是吸气式太阳能热推进技术研究的重点。应用稀薄气体动力学仿真常用的直接数值模拟蒙特卡洛算法对两种常见的进气道结构进行仿真分析,得到两种进气道... 吸气式冲压推进技术是吸气式太阳能热推进技术的基础。如何设计一种性能理想的进气道是吸气式太阳能热推进技术研究的重点。应用稀薄气体动力学仿真常用的直接数值模拟蒙特卡洛算法对两种常见的进气道结构进行仿真分析,得到两种进气道工况下气体的温度、密度、流量系数和速度等参数的分布,并进行对比。通过比较,选择一种性能较好的构型作为吸气式太阳能热推进系统的进气道,从而为后续系统的设计、计算、分析和优化打下了基础。 展开更多

关键词 吸气式太阳能热推进 过渡区 直接模拟蒙特卡洛方法 进气道

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