太陽能熱微推進系統優(yōu)化設計與性能研究.pdf

1、目前，在深空探測領域的優(yōu)先發(fā)展方向之一是太陽能熱微推進技術。太陽能熱微推進系統是利用匯聚的太陽輻射能直接來加熱工質氣體，高溫的工質氣體由噴管膨脹噴出產生推力的裝置，總能量利用率可達60％~70%。太陽能熱微推進系統應用范圍廣，適用于多種航天器不同任務要求。與大部分傳統推進系統相比，具有結構簡單、比沖高、推進劑消耗少、無污染等優(yōu)點。
　　太陽能熱微推進技術是發(fā)動機可持續(xù)發(fā)展的新方向，為了更好地應用此技術，對現有太陽能熱微推進系統的優(yōu)

2、化研究工作必不可少。本文選擇以聚光器、推力器分系統和基于空間任務的太陽能熱微推進系統為研究對象，構建物理模型、數學模型，進行仿真分析、優(yōu)化分析，并輔以實驗驗證模型正確性。
　　首先，對聚光器分系統進行數學建模，構建了以太陽光收集效率和聚光器系統質量為性能評估準則的優(yōu)化模型，分別使用NCGA和NSGA-Ⅱ兩種改進型遺傳算法對聚光器系統進行多目標優(yōu)化；然后，在推力器分系統中，對層板工質氣體流動單元和噴管進行物理建模和流動仿真，分析包括

3、流動單元體厚度、小孔直徑、層板周向直徑等關鍵參數對加熱效果的影響，通過運用試驗設計方法，同噴管進行一體化設計，獲得可優(yōu)化加熱效果的換熱芯結構參數；其次，為了對模型的正確性進行驗證，本文對太陽能熱微推進系統進行測試實驗，分別在常溫和高溫條件下進行推力測試；最后，綜合聚光器系統、推力器系統和實驗研究結果，對應用于微小衛(wèi)星的太陽能熱微推進系統進行數學建模，以太陽能熱微推進器有效比沖最高、太陽能熱微推進系統推進效率最高、推進系統質量最小為優(yōu)化目