一种卫星双组元推力器羽流热影响分析方法

徐春生 李洋 肖应廷 曹鹏

（中国空间技术研究院，北京 100094）

1 引言

卫星推力器羽流会影响卫星的工作性能和寿命，在卫星布局阶段须考虑羽流对周围设备产生的影响。目前，分析卫星推力器羽流影响的主要方法包括理论计算和对试验数据的拟合。理论计算一般采用DSMC方法［1-2］，N-S方程和DSMC 方法相结合的方式［3］，或采用点源分析模型［4］。欧洲航天局（使用的Plume软件［5］）、北京航空航天大学［3］、上海交通大学［6］、中国空间技术研究院［1-2］等主要采用上述理论计算方法。理论计算方法在进行羽流分析时，对连续流使用N-S求解，对自由分子流采用二维或三维DSMC 方法进行分析。开展羽流影响分析的另一个途径是对试验数据的拟合。1983年，德国汉堡科技大学开展了MBB双组元10N 推力器的点火试验，综合考虑了推力器点火脉冲等因素，获得了羽流在各阶段的形状、热流量分布、干扰力和冲量分布等数据［7］。文献［8］中采用经过试验数据支持的分析方法，对国际海事卫星-2（Inmarsat-2）因10 N 推力器羽流而受到的冲击和热影响进行了分析。文献［9］在MBB 试验数据的基础上采用数据拟合的方法，得到了双组元10N 推力器的羽流动力学效应和热影响分析的公式。文献［10］和文献［11］在文献［9］的基础上，推导出了羽流对抛物面天线和太阳翼的动力学效应和热影响。

理论计算方法假设推力器连续稳态点火，不考虑点火脉冲的实际情况；而对试验数据拟合的分析方法，所得的结果与实际情况具有更好的一致性。另外，对试验数据进行拟合来计算羽流热影响的方法，计算量非常小，可以快速获得结果。……