[發(fā)明專利]固體冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410151931.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN103921956A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱朋;劉旭輝;沈瑞琪;陳君;葉迎華;吳立志;梁振華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G1/40
• 分類號(hào): B64G1/40
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微推進(jìn)系統(tǒng)，特別是一種固體冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)，屬于空間推進(jìn)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近年來，為滿足戰(zhàn)略需求，各軍事強(qiáng)國都在積極發(fā)展具備快速響應(yīng)能力的微納衛(wèi)星。微納衛(wèi)星編隊(duì)可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)大衛(wèi)星的功能，如組成分布式SAR、通訊星座、導(dǎo)航星座、光學(xué)成像系統(tǒng)等，特別是在快速響應(yīng)系統(tǒng)和應(yīng)急系統(tǒng)中，其作用無可替代。微納衛(wèi)星編隊(duì)飛行是指各衛(wèi)星相互協(xié)同以實(shí)現(xiàn)單顆大衛(wèi)星的功能。編隊(duì)飛行衛(wèi)星可以隨時(shí)加入和退出，具有很高的自主性，系統(tǒng)具有很高的重構(gòu)性、冗余性、安全可靠性，可降低對(duì)地球站的依賴。

微推進(jìn)系統(tǒng)是微納衛(wèi)星的核心部件，用以實(shí)現(xiàn)微納衛(wèi)星的姿態(tài)控制、軌道轉(zhuǎn)移和保持。微納衛(wèi)星的發(fā)展迫切需要配置能夠提供高精度、小沖量、結(jié)構(gòu)簡單的微型推進(jìn)系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)微推進(jìn)系統(tǒng)也提出了很多要求。一方面由于微納衛(wèi)星質(zhì)量輕、體積小、高度集成化和自動(dòng)化等特點(diǎn)，在一般的系統(tǒng)約束中，最明顯的是質(zhì)量和尺寸限制，因而為了適應(yīng)微納衛(wèi)星的獨(dú)特需求，必須顯著降低推進(jìn)系統(tǒng)的質(zhì)量和尺寸。另一方面在微納衛(wèi)星完成某些特定任務(wù)時(shí)，要求實(shí)施控制的推進(jìn)器單元能夠在整個(gè)工作任務(wù)時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定提供應(yīng)有的控制精度和時(shí)長，且在工作期間具有高穩(wěn)定度，能保持衛(wèi)星精度的穩(wěn)定控制。常規(guī)冷氣推進(jìn)系統(tǒng)一般由高壓儲(chǔ)氣罐、放氣閥、緩壓儲(chǔ)氣罐、穩(wěn)壓組件、電磁閥、噴口和連接件等幾部分組成，其工作原理是貯存在高壓儲(chǔ)氣罐中的高壓氣體經(jīng)過放氣閥釋放到緩壓儲(chǔ)氣罐內(nèi)經(jīng)過穩(wěn)壓組件的減壓和穩(wěn)壓，在控制系統(tǒng)給出指令后，電磁閥開啟，氣體經(jīng)噴口噴出產(chǎn)生控制所需的推力。但是常規(guī)冷氣推進(jìn)系統(tǒng)配備有質(zhì)量較大的高壓儲(chǔ)氣裝置，很難應(yīng)用在一些微納衛(wèi)星上，并且氣體儲(chǔ)存在高壓儲(chǔ)氣罐內(nèi)，難以避免出現(xiàn)氣體泄漏問題，因而不能應(yīng)用于一些長期空間飛行任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種固體冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)。

本發(fā)明的一種固體冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)，包括依次連接的儲(chǔ)氣室、電磁閥、微型電阻加熱器（Microresistojet），所述的儲(chǔ)氣室內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器和多個(gè)氮?dú)馍善鳎龅奈⑿碗娮杓訜崞饔晒杵图訜犭娮铇?gòu)成，其中，硅片內(nèi)設(shè)置通氣槽和拉瓦爾形噴口，通氣槽進(jìn)氣端與電磁閥連接，通氣槽出氣端與拉瓦爾形噴口連接，加熱電阻設(shè)置在玻璃基底上，所述硅片與玻璃基底鍵合。

所述的氮?dú)馍善靼んw、點(diǎn)火裝置、點(diǎn)火裝藥、氮?dú)獍l(fā)生劑和氣體處理裝置，所述點(diǎn)火裝藥、氮?dú)獍l(fā)生劑、氣體處理裝置自上而下依次設(shè)置在殼體的藥室內(nèi)，所述點(diǎn)火裝置固定在殼體的帽殼內(nèi)并設(shè)置在點(diǎn)火裝藥上方，帽殼與藥室固定。

上述氮?dú)馍善髦校鰵怏w處理裝置包括氣體處理層和金屬過濾網(wǎng)，所述氮?dú)獍l(fā)生劑與氣體處理層連接。

上述氮?dú)馍善髦校龅獨(dú)獍l(fā)生劑以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括60-90%產(chǎn)氣劑、5-20%粘結(jié)劑和5-20%化學(xué)冷凝劑，其中，產(chǎn)氣劑為NaN₃，粘結(jié)劑為堿金屬硅酸鹽，優(yōu)選硅酸鈉或硅酸鉀，化學(xué)冷凝劑為LiF。

上述氮?dú)馍善髦校鰵怏w處理層由細(xì)沙層和活性炭層組成，所述氮?dú)獍l(fā)生劑與細(xì)沙層連接，所述的細(xì)沙層占氮?dú)獍l(fā)生劑質(zhì)量的10-40%，優(yōu)選33%；所述的活性炭層占氮?dú)獍l(fā)生劑質(zhì)量的5-25%，優(yōu)選17%。

上述氮?dú)馍善髦校鰵怏w處理層由2-3層微孔過濾網(wǎng)組成，微孔過濾網(wǎng)的孔徑為50～300μm。

上述氮?dú)馍善髦校鼋饘龠^濾網(wǎng)厚度為1mm，孔徑為0.4mm。

上述微型電阻加熱器中，所述通氣槽的槽深為200μm，槽寬為100μm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

1.以固體氮?dú)馍善魅〈邏旱獨(dú)鈨?chǔ)氣罐，大大減少了整個(gè)系統(tǒng)的體積和質(zhì)量；

2.氣體量可通過調(diào)節(jié)氮?dú)馍善鲾?shù)量、結(jié)構(gòu)和氮?dú)獍l(fā)生劑質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控；

3.在氮?dú)鈴膰娍趪姵鲋敖?jīng)過微型電阻加熱器加熱，達(dá)到一定的溫度后再噴出，增加了氮?dú)鈬姵龊笏a(chǎn)生的推力，提高了整個(gè)微推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)效率。

4.設(shè)計(jì)出的推進(jìn)系統(tǒng)所產(chǎn)生的推力小，精度高，一般為毫牛量級(jí)，也可達(dá)到微牛量級(jí)，并且質(zhì)量輕壽命長，可應(yīng)用于微納衛(wèi)星長期空間飛行任務(wù)中。

附圖說明

圖1為本發(fā)明固體冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明氮?dú)馍善鹘Y(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明微型電阻加熱器結(jié)構(gòu)圖（其中，a為硅片，b為玻璃基底）。

圖4為本發(fā)明氮?dú)馍善魍庑统叽缡疽鈭D。

圖5為本發(fā)明儲(chǔ)氣室外型尺寸示意圖（其中，a為蓋子，b為腔體）。

具體實(shí)施方式