本实用新型专利技术涉及一种ADN基姿控推力器地面试验装置，该装置气源中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀、第一电磁阀、进入贮箱，驱动贮箱内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀进入推力器，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体；所述中红外激光测量系统实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置用于实时测量推力器外壁面的温度；所述内壁温测量装置实时测量用于测量推力器燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置用于测量推力器燃烧室内的压力。
A ground test device of adn based attitude control thruster
【技术实现步骤摘要】
一种ADN基姿控推力器地面试验装置
本技术涉及用于卫星姿态调整的ADN基推力器地面试验装置，属于宇航推进和燃烧诊断研究领域。
技术介绍
推进系统是卫星的关键部件，目前已有的推进技术以单组元推进、双组元推进以及电推进为主要方式。长期以来，基于肼类推进剂的单组元化学推进方式，以其结构简单和高可靠性，广泛应用于国内外近地轨道卫星的推进系统。但是肼类推进剂的较高毒性和致癌特征，对于推进剂的贮存、使用、维护提高了要求，限制了它的进一步发展。基于对下一代卫星推进系统的长期贮存、比冲高、对环境友好等要求，国际上广泛开展了对绿色推进剂的研究，绿色推进技术已经成为了空间推进
的研究热点[4]。在众多的备选推进剂中，离子液体以其高能、绿色无毒、相容性好、低特征信号等特性，成为了新型绿色推进剂的合适候选，其中最有应用潜力的离子液体推进剂包括：ADN([NH4]+[N(NO2)2]-)和HAN([NH3OH]+[NO3]-)。ADN推进剂和HAN推进剂的密度比冲要远高于现有的肼推进剂，HAN基推进剂比冲更高，但存在燃烧不稳定等问题，ADN基推进剂目前已经进入应用研究阶段，是国内外下一代卫星推进剂的研究重点。单组元卫星推力器地面点火实验欠缺有效的内流测试手段，无法对燃气参数进行诊断。传统的地面测试一般使用推力台架测力、壁面压力传感器测静压、热电偶测外壁温度等，利用获得的平均推力、燃烧室压力和外壁温度等参数评估推力器的工作状态和稳定性。该测试方法仅能对整机状态有大概认识，无法深入了解燃烧室内推进剂分解和燃烧的过程。内部气流参数，特别是组分浓度的定量诊断在国内外单组元化学推力器地面实验中几乎是空白；另一方面，传统接触式内流传感器，会直接影响当地的化学反应和气流状态，对于厘米尺度的微推力器更难以使用，这都要求发展一套新的地面试验装置，提供满足ADN基整机性能和ADN基推进剂分解、燃烧过程研究的试验能力。
技术实现思路
本技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种ADN基姿控推力器地面试验装置，通过对推力器外壁、内壁温度、推力器内燃气压力、燃气温度和组分浓度的在线定量测量，可以同时实现对ADN基姿控推力器整机性能和ADN基推进剂分解燃烧过程的试验研究。本技术的技术方案是：一种ADN基姿控推力器地面试验装置，该试验装置包括气源、第一单向阀、第一电磁阀、贮箱、第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀、外壁温测量装置、内壁温测量装置、中红外激光测量系统、近红外激光测量系统、压力测量装置；气源中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀、第一电磁阀、进入贮箱，驱动贮箱内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀、过滤器、第二单向阀、流量计、第六电磁阀进入推力器，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体，该高温气体通过推进剂的尾喷管喷出产生推力；所述中红外激光测量系统实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置用于实时测量推力器外壁面的温度；所述内壁温测量装置实时测量用于测量推力器燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置用于测量推力器燃烧室内的压力。所述ADN基姿控推力器地面试验装置还包括第一压力传感器，连接在第一单向阀、第一电磁阀之间，用于测量气源的压力值。所述ADN基姿控推力器地面试验装置还包括第二压力传感器位于第六电磁阀和推力器之间，用于测量液体推进剂在所述推力器上游的驱动压力。所述ADN基姿控推力器地面试验装置还包括第二电磁阀，所述第二电磁阀的一端与第一电磁阀的输入端并联连接，另一端直接接入大气或收集装置。所述ADN基姿控推力器地面试验装置还包括第三电磁阀和第五电磁阀，第三电磁阀的一端与第一电磁阀的输入端并联连接，另一端与过滤器的输出端并联连通至第二单向阀的输入端，所述第五电磁阀连接在第二单向阀与第六电磁阀之间，另一端连接至吹除管路。所述推力器燃烧室两侧嵌入光学窗口。所述外壁温测量装置是K型热电偶，通过点焊的方式焊接在推力器(15)外壁面。所述内壁温测量装置为单比色高温计、双比色高温计或者红外热像仪。本技术与现有技术相比的优点如下：(1)、本技术的ADN基姿控推力器的地面试验装置提供了多种接触式、非接触式测量手段，可实现对于推力器外壁、内壁温度、推力器内燃气压力、燃气温度和组分浓度的在线定量测量；(2)、本技术提供了的ADN基姿控推力器的地面试验装置，基于对推力器燃烧室压力和温度参数的测量可以实现对ADN基姿控推力器整机性能的定量评估，基于对ADN推进剂关键组分N2O,NO,CO的在线测量可以实现对ADN基推进剂分解、燃烧过程的研究。(3)、本技术ADN基姿控推力器的地面试验装置通过气源压力的调节可以实现对于推进剂流量的调节；(4)、本技术采用内壁面测量装置、中红外激光测量系统和近红外激光测量系统等多个测量系统实现对于推力器燃烧参数的非接触式测量，避免了测量对于流场的干扰。(5)、本技术基于提供了一种ADN基姿控推力器的地面试验装置，可以通过程序编程-远程自动化控制推力器的地面试验开展、推进剂吹除和管路排气，最大化的减少了人员手动介入试验现场，保障人员安全，同时有利于提高地面试验研究的效率。附图说明图1为本技术的一种ADN基姿控推力器地面试验装置的布局示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进行详细说明。如图1所示，本技术提供了一种ADN基姿控推力器地面试验装置的某一具体实施例，该地面试验装置包括气源1、第一单向阀2、第一压力传感器3、第二电磁阀6、第一电磁阀4、贮箱5、第四电磁阀8、过滤器9、第二单向阀10、流量计11、第六电磁阀13、第三电磁阀7、第五电磁阀12、第二压力传感器14、外壁温测量装置16、内壁温测量装置17、中红外激光测量系统18、近红外激光测量系统19、压力测量装置20。气源1的输出端连接第一单向阀2，第一单向阀2连接第一电磁阀4，第一电磁阀4连接贮箱5，贮箱5连接第四电磁阀8，第四电磁阀8连接过滤器9，过滤器9连接第二单向阀10，第二单向阀10连接流量计11，流量计11连接第六电磁阀13，第六电磁阀13连接推力器15；第二电磁阀6的一端与第一电磁阀4的输入端并联连接，另一端直接接入大气或收集装置。第三电磁阀7的一端与第一电磁阀4的输入端并联连接，另一端与过滤器9的输出端并联连通至第二单向阀10的输入端，所述第五电磁阀12连接在第二单向阀10与第六电磁阀13之间，另一端连接至吹除管路。第一压力传感器3连接在第一单向阀2、第一电磁阀4之间，用于测量气源1的压力值。第二压力传感器14位于第六电磁阀13和推力器15之间，用于实时监测液体推进剂在所述推力器15上游的驱动压力。管路无泄漏的情况下该驱动压力应当与气源1的压力值相等。所述推力器15为进行了优化设计的ADN基光学本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种ADN基姿控推力器地面试验装置，其特征在于包括气源(1)、第一单向阀(2)、第一电磁阀(4)、贮箱(5)、第四电磁阀(8)、过滤器(9)、第二单向阀(10)、流量计(11)、第六电磁阀(13)、外壁温测量装置(16)、内壁温测量装置(17)、中红外激光测量系统(18)、近红外激光测量系统(19)、压力测量装置(20)；/n气源(1)中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀(2)、第一电磁阀(4)、进入贮箱(5)，驱动贮箱(5)内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀(8)、过滤器(9)、第二单向阀(10)、流量计(11)、第六电磁阀(13)进入推力器(15)，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体，该高温气体通过推进剂的尾喷管喷出产生推力；/n所述中红外激光测量系统(18)实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统(19)用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置(16)用于实时测量推力器(15)外壁面的温度；所述内壁温测量装置(17)实时测量用于测量推力器(15)燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置(20)用于测量推力器(15)燃烧室内的压力。/n...
【技术特征摘要】
1.一种ADN基姿控推力器地面试验装置，其特征在于包括气源(1)、第一单向阀(2)、第一电磁阀(4)、贮箱(5)、第四电磁阀(8)、过滤器(9)、第二单向阀(10)、流量计(11)、第六电磁阀(13)、外壁温测量装置(16)、内壁温测量装置(17)、中红外激光测量系统(18)、近红外激光测量系统(19)、压力测量装置(20)；
气源(1)中预设压力的气体介质依次经过第一单向阀(2)、第一电磁阀(4)、进入贮箱(5)，驱动贮箱(5)内的液体推进剂向下游流动，液体推进剂依次经过第四电磁阀(8)、过滤器(9)、第二单向阀(10)、流量计(11)、第六电磁阀(13)进入推力器(15)，在推进剂内经雾化、催化分解、燃烧产生高温气体，该高温气体通过推进剂的尾喷管喷出产生推力；
所述中红外激光测量系统(18)实时测量表征推进剂催化过程和燃烧过程产物组分浓度；近红外激光测量系统(19)用于实时测量所述高温气体的温度；所述外壁温测量装置(16)用于实时测量推力器(15)外壁面的温度；所述内壁温测量装置(17)实时测量用于测量推力器(15)燃烧室内壁面的温度；所述压力测量装置(20)用于测量推力器(15)燃烧室内的压力。
2.根据权利要求1所述的一种ADN基姿控推力器地面试验装置，其特征在于还包括第一压力传感器(3)，连接在第一单向阀(2)、第一电磁阀(4)之间，用于测量气源(1)的压力值。
3.根据权利要求1所述的一种ADN基姿...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾徽，李飞，欧东斌，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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