[拼音]:zitai kongzhi fadongji
[外文]:attitude control engine
用于运载火箭末级、导弹弹头和各类航天器的姿态控制。这类发动机有时也用于推进剂沉底、速度修正、轨道修正和位置保持。它的特点是:要求的推力范围很广,为0.02~2000牛(0.002~200公斤力);能脉冲式工作,起动次数可多达数十万次,小脉冲宽度为几毫秒;总工作时间(工作时间与间歇时间的总和)可长达5~10年。姿态控制发动机通常由一套增压系统、 贮箱、推进剂供应系统和几组不同推力的推力室组成。按液体推进剂的组元数分为单元和双元推进剂姿态控制发动机两种。
单元推进剂姿态控制发动机早期使用过氧化氢为推进剂,由于比冲较低(约150秒)逐渐为肼所取代。经常使用的是肼催化分解发动机。发动机推力室内装有含铱基活性材料的催化剂。肼进入推力室后经过催化分解生成高温气体自喷管排出产生推力,比冲为220~230秒。催化剂工作一段时间后逐渐损耗,活性降低,影响发动机性能,因此催化分解发动机的寿命有一定限制。另一种是电热肼分解发动机,它利用电加热使肼在870~980°C的高温室内分解,生成高温气体,从喷管排出产生推力。这种发动机和催化分解发动机相比,避免了使用催化剂所带来的问题,工作寿命长,但受电功率的限制仅适用于微推力(小于1牛或0.1公斤力)发动机。利用电热提高肼分解所生成的气体的温度,可以提高发动机的比冲,减小肼的流量,延长飞行器的工作寿命。
肼的冰点为1.4°C,在低温环境下工作时必须对肼分解发动机采取温度控制措施。在肼内加入合适的添加剂可以提高肼的冰点。
双元推进剂姿态控制发动机工作原理与一般的挤压式液体火箭发动机相同,经常使用的推进剂为四氧化二氮和肼类燃料(一甲基肼、偏二甲肼等)。这种发动机的比冲高(大于290秒),工作寿命长,反应速度快。
由于姿态控制发动机在失重条件下工作,贮箱内的推进剂会产生悬浮运动,并与增压气体相混合,以致影响发动机的正常工作。通常在贮箱内采用柔性胶囊、金属波纹管或表面张力网等,将推进剂与增压气体隔开。气体通过胶囊或波纹管挤压推进剂。
除液体推进剂姿态控制发动机外,还有采用冷气喷管和热气喷管作为动力源的,但它们仅适用于推力小于20牛(约2公斤力)和总冲量小于5000牛·秒(约500公斤力·秒)的航天器。冷气喷管的工作介质是惰性气体,系统简单,但性能低,比冲仅65~75秒。热气喷管的工作介质是加热的惰性气体、主发动机燃气发生器或固体 产生的燃气等,比冲为100~200秒。
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