月面高温下推力器可靠性试验

于杭健，彭兢，舒燕，赵京，蒋凡

1. 中国空间技术研究院，北京 100094 2. 上海空间推进研究所，上海 201112

1 引言

在航天工程中考虑的月球环境，通常指月球着陆器、月球巡视器、月球上升器等探测器在月面上所遭遇的各种自然环境，包括太阳电磁辐射、热辐射、月球真空大气、月面地形地貌等[1-2]。月球表面复杂的热环境，可使探测器处于深冷或深热环境中，对航天器正常工作产生很大影响[3-5]。

嫦娥五号(CE-5)探测器着陆上升组合体着陆于月球北纬43°±2°、西经59°±10°的位置，月面太阳高度角30°～50°，落月后组合体在月面工作约48 h，将经历月面复杂的热辐射环境，经分析发现，组合体在月面工作过程中，上升器受太阳照射一侧，推力器喷管受太阳辐射及月表红外的共同影响，同时对空辐射角系数较小，导致推力器电磁阀温度持续升高，120 N推力器电磁阀最高温度可达到约110℃，与电磁阀连接的推进管路的最高温度约100℃。电磁阀在高温与氧化剂强氧化性环境条件下，阀芯产生溶胀效应，堵死或者减小阀芯运动行程，导致推力器稳态与脉冲工作性能下降甚至推力器无法正常可靠工作。此外，推进剂管路内的氧化剂在100℃高温条件下发生汽化反应，当汽化后的氧化剂与正常状态的燃料结合后，将发生不稳定燃烧，影响推力器正常的工作性能[6]。因此，上升器月面起飞垂直上升的姿态控制将因推力器工作性能的改变受到影响，甚至将导致垂直上升段姿控无法正常完成，上升器存在失控的风险。……