火星探测运载器辅助动力系统方案分析.pdf
火星的自然环境与地球类似,是人类走出地月系统并开展深空探测的首选目标,通过对火星进行探索,研究火星的磁场、大气和气候、空间环境等内容,对人类建立第二家园和寻找地外生命具有重要意义.近些年来,火星探测越来越受到世界各国的重视,美国、俄罗斯以及中国等国家均有关于火星探测的相关计划.火星探测运载器工作环境复杂,在飞行过程中对姿态控制系统有特殊要求.首先要经受住太阳系和火星周围复杂的空间环境,克服长时间、高强度的干扰;其次要经常在对日、对地和对火三种定向状态间进行大角度的姿态机动;还要满足如对地通信时信号天线的精确指向等较高的性能指标.因此为了准确到达火星,必须采用辅助动力系统对火星探测运载器进行姿态与轨道控制.本文以核热推进火星探测任务为背景,对采用电推进和化学推进的辅助动力系统方案进行分析,其中电推进采用氢气作为工质,能够有效简化系统结构.选定两种使用条件,参考LauraM.Burke计划在2033年进行的一年往返火星任务的详细轨迹和任务架构,辅助动力系统长时间工作,总冲为6.258×108N·s;除此之外,辅助动力系统在火星探测中也可以做短时间工作,只完成特定的姿态与轨道控制,总冲为2.470×106N·s.建立不同推进方案的计算模型,对两种不同总冲条件下不同方案进行对比,并对最优方案进行选择.通过对不同推进方案进行计算,发现电推进方案更适合长时间工作,而化学推进方案更适合短时间工作.
作者：王梦然 董晓琳 杨毅 汪小卫 李家文
作者单位：北京航空航天大学宇航学院,北京,100191中国运载火箭技术研究院研究发展部,北京,100076
母体文献：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛论文集
会议名称：第六届空天动力联合会议暨中国航天第三专业信息网第四十二届技术交流会暨2021航空发动机技术发展高层论坛
会议时间：2021年12月1日
会议地点：成都
主办单位：中国科协航空发动机产学联合体
语种：chi
分类号：V47V52
关键词：火星探测运载器 辅助动力系统 电推进 化学推进
在线出版日期：2021年12月28日
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