空間電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)技術(shù)

第1章 緒論    001
1.1 化學(xué)推進(jìn)    002
1.2 電推進(jìn)    004
1.2.1 中小功率電推進(jìn)應(yīng)用現(xiàn)狀    004
1.2.2 大功率電推進(jìn)研究現(xiàn)狀    008
1.3 電化學(xué)混合式推進(jìn)    019
1.4 電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)    021
1.4.1 氣體燃燒動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)    021
1.4.2 等離子體助燃技術(shù)    024
1.4.3 等離子體在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)    028
1.4.4 電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)技術(shù)內(nèi)涵    029
參考文獻(xiàn)    030
第2章 航天器軌道轉(zhuǎn)移    033
2.1 航天器軌道轉(zhuǎn)移基礎(chǔ)    033
2.1.1 空間坐標(biāo)系    033
2.1.2 二體問題與軌道要素    035
2.1.3 航天器運(yùn)行軌道    038
2.1.4 軌道轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)問題    039
2.2 一般情形航天器軌道轉(zhuǎn)移過程    042
2.2.1 軌道轉(zhuǎn)移控制策略    042
2.2.2 幾種常見的軌道轉(zhuǎn)移過程    043
2.3 應(yīng)用電推進(jìn)的軌道轉(zhuǎn)移過程    047
2.3.1 基于電推進(jìn)的軌道轉(zhuǎn)移特點(diǎn)    048
2.3.2 電推進(jìn)軌道轉(zhuǎn)移策略概述    049
2.4 未來航天器空間軌道轉(zhuǎn)移需求    051
2.4.1 未來機(jī)動(dòng)平臺(tái)能力發(fā)展方向    051
2.4.2 新型空間任務(wù)對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)的要求    052
參考文獻(xiàn)    058
第3章 磁等離子體推進(jìn)技術(shù)    059
3.1 磁等離子體推力器技術(shù)內(nèi)涵    059
3.1.1 工作機(jī)理介紹    059
3.1.2 性能作用因素分析    062
3.1.3 涉及的關(guān)鍵技術(shù)    065
3.2 磁等離子體推力器研究現(xiàn)狀    073
3.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀    073
3.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀    078
3.3 空間應(yīng)用前景分析    079
3.3.1 空間應(yīng)用能源供給問題    079
3.3.2 “Onset”問題    080
3.3.3 陰極燒蝕問題    082
3.3.4 發(fā)展建議    082
參考文獻(xiàn)    083
第4章 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)    087
4.1 爆震的物理基礎(chǔ)    088
4.1.1 幾種典型的燃燒現(xiàn)象    088
4.1.2 Chapman-Jouguet 理論    088
4.1.3 爆震熱力學(xué)效率分析    091
4.1.4 爆震波結(jié)構(gòu)    092
4.2 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)內(nèi)涵    095
4.2.1 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)過程    096
4.2.2 現(xiàn)代高頻PDRE 技術(shù)    097
4.3 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)的性能分析    103
4.3.1 “Wintenberger”模型    103
4.3.2 等容循環(huán)模型    105
4.4 脈沖爆震發(fā)動(dòng)機(jī)研究現(xiàn)狀    110
4.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀    110
4.4.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀    113
4.5 空間應(yīng)用前景分析    115
參考文獻(xiàn)    116
第5章 空間電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)系統(tǒng)方案    120
5.1 系統(tǒng)組成    120
5.2 空間電能供給    121
5.2.1 初級(jí)功率源選擇    122
5.2.2 太陽(yáng)電池- 蓄電池組合供電系統(tǒng)    132
5.2.3 電源處理單元    139
5.2.4 電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)電源設(shè)計(jì)要求    146
5.3 工質(zhì)儲(chǔ)存與供給    146
5.3.1 化學(xué)推進(jìn)劑儲(chǔ)存與供給技術(shù)    146
5.3.2 電推進(jìn)工質(zhì)儲(chǔ)存與供給技術(shù)    148
5.3.3 低溫推進(jìn)劑長(zhǎng)期在軌儲(chǔ)存技術(shù)    149
5.3.4 基于水電解技術(shù)的在軌工質(zhì)供給方案    152
參考文獻(xiàn)    154
第6章 復(fù)合加速腔設(shè)計(jì)    158
6.1 總體設(shè)計(jì)    158
6.1.1 設(shè)計(jì)要求    158
6.1.2 總體結(jié)構(gòu)方案    159
6.2 陽(yáng)極外筒    160
6.2.1 理論計(jì)算    160
6.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    163
6.3 尾噴管    164
6.3.1 噴管選型    164
6.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    165
6.4 陰極桿    167
6.4.1 理論計(jì)算    167
6.4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    167
6.5 其他組件    168
6.5.1 腔體冷卻組件    168
6.5.2 系統(tǒng)裝配    171
參考文獻(xiàn)    172
第7章 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)    173
7.1 阻抗特征分析    173
7.2 理論設(shè)計(jì)與工程研制    176
7.2.1 電路拓?fù)浼霸斫榻B    176
7.2.2 關(guān)鍵部組件設(shè)計(jì)    177
7.2.3 可靠性及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    188
7.3 空間應(yīng)用優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮    190
7.3.1 空間環(huán)境因素影響簡(jiǎn)析    191
7.3.2 空間適應(yīng)性優(yōu)化設(shè)計(jì)    200
參考文獻(xiàn)    203
第8章 工質(zhì)供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)    205
8.1 供給量需求分析    205
8.2 供給方式選擇    207
8.2.1 供給速度控制    207
8.2.2 氫/ 氧混合方式    208
8.3 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)    210
8.3.1 氫氧混合特性仿真計(jì)算    210
8.3.2 腔內(nèi)混合器設(shè)計(jì)    218
8.3.3 氣路布局及元件選型    219
8.3.4 控制模塊設(shè)計(jì)    222
參考文獻(xiàn)    226
第9章 實(shí)驗(yàn)研究    227
9.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及測(cè)試方法    227
9.2 性能測(cè)試及結(jié)果分析    230
9.2.1 點(diǎn)火延時(shí)影響    230
9.2.2 背景壓強(qiáng)影響    233
9.2.3 混合物配比及濃度影響    235
9.2.4 結(jié)構(gòu)參數(shù)影響    237
9.2.5 電源參數(shù)影響    238
9.2.6 外加磁場(chǎng)影響    240
9.2.7 腔內(nèi)壓強(qiáng)分布診斷    241
9.3 實(shí)驗(yàn)研究總結(jié)    242
第10章 數(shù)值模擬研究    244
10.1 爆震燃燒數(shù)值模擬方案    244
10.1.1 爆震燃燒模擬控制方程    244
10.1.2 爆震燃燒模擬數(shù)值方法    247
10.2 粒子模擬方案    249
10.2.1 低溫等離子體數(shù)值仿真模型簡(jiǎn)介    249
10.2.2 粒子模擬方法介紹    251
10.3 電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)模擬方案    263
10.3.1 弱耦合模擬方法    263
10.3.2 仿真模型設(shè)計(jì)    263
10.3.3 考慮的碰撞類型及截面數(shù)據(jù)    264
10.4 復(fù)合推進(jìn)氫氧放電特性模擬    272
10.5 復(fù)合推進(jìn)氫氧爆震燃燒模擬    275
10.6 復(fù)合推進(jìn)弱耦合模擬    281
10.6.1 流場(chǎng)特征    281
10.6.2 推力與放電電流的關(guān)系    286
10.6.3 效率與輸入功率的關(guān)系    288
10.6.4 弱耦合處理前后結(jié)果對(duì)比    289
10.7 數(shù)值模擬研究總結(jié)    290
參考文獻(xiàn)    291
第11章 空間應(yīng)用簡(jiǎn)析    292
11.1 應(yīng)用前景分析    292
11.1.1 載人深空探測(cè)    292
11.1.2 戰(zhàn)略載荷快速投送    297
11.1.3 電化學(xué)復(fù)合推進(jìn)適用性分析    297
11.2 相關(guān)配套技術(shù)    298
11.2.1 空間大功率核電源技術(shù)    298
11.2.2 軌道設(shè)計(jì)技術(shù)    302
參考文獻(xiàn)    302