微推進(jìn)系統(tǒng)推力矢量控制及微推力測試技術(shù)的研究.pdf

1、作為MEMS技術(shù)的一個(gè)重要分支，微流體推進(jìn)系統(tǒng)的研究已取得了很大的發(fā)展，并在航空、航天等領(lǐng)域有了廣泛的應(yīng)用。本文采用數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，針對微推進(jìn)系統(tǒng)推力矢量控制技術(shù)和微推力測試技術(shù)兩方面進(jìn)行研究。 在推力矢量控制方面，本文主要研究了兩種方法：喉部射流與喉部變形。在喉部射流推力矢量控制方法方面，本文主要應(yīng)用可壓縮修正的k-ε雙方程湍流模型對流動進(jìn)行模擬，研究二次流矢量噴管中二次流不同入射角度時(shí)，二次流入射質(zhì)量比對矢量偏角

2、、推力效率的影響。通過比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)可壓縮修正的k-ε雙方程模型較標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型、單方程湍流模型具有更好的計(jì)算精度。數(shù)值研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二次流推力質(zhì)量控制方法在獲得較大的矢量偏角同時(shí)，系統(tǒng)推力效率降幅較小；當(dāng)二次流入射角度為150°時(shí)，系統(tǒng)具有最大的矢量偏角。而針對喉部變形推力矢量控制方法，本文提出利用智能可變形材料，通過噴管喉道變形，實(shí)現(xiàn)噴管的推力矢量控制。采用可壓縮修正的k-ε雙方程湍流模型、標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程湍流模型和單方程模型對

3、其推力矢量控制特性進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果表明，可壓縮性修正后的k-ε雙方程湍流模型具有最好的模擬結(jié)果。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，喉部變形方法較喉部射流推力矢量控制方法有較大的推力效率，但可控的矢量偏角變化范圍較小。 微推力器推力測試方法方面，在綜述了前人微推力測試技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文主要研制出了兩種微推力測量系統(tǒng)：1)基于臺架力學(xué)行為的靜推力與脈沖沖量測量方法：2)基于電子天平的反沖靜推力測量方法由于標(biāo)定用靜滑輪存在摩擦力過大的問題，第一種方法無法