• 促进海军/空军用于弹药驱动装置 (CAD) 和推进系统的固体推进剂颗粒的创新和先进制造 • 证明 AM 固体推进剂颗粒的可行性 o 开发与 AM 兼容的推进剂原料 o 探索适用于含能材料的 AM 打印机 o 提高材料质量以满足规范要求 o 制定制造协议和扩大规模程序 o 为 AM 推进剂建立基准特性测试 • 赞助商:o 海军 ManTech、制造技术项目办公室 o NAVSEA 05T o 联合项目办公室
• 美国宇航局的《战略计划》(2022 年)概述了具体的技术开发活动,这些活动指导该机构“创新和推进变革性空间技术” • 对于空间运输领域,一个典型的高影响空间技术领域是使用低毒或“绿色”火箭推进剂,与传统的自燃推进剂相比,这些推进剂表现出良好的空间储存性、Isp 性能和地面处理能力 • 先进航天器高能无毒 (ASCENT 推进剂)(以前称为 AF-315E)的 Isp 密度比肼高 50%,并已在包括绿色推进灌注任务 (GPIM, 2019) 和月球手电筒 (2022) 在内的任务中得到验证 • 绿色推进双模式 (GPDM) 项目旨在利用 ASCENT 的离子液体特性,将其用作化学和电喷雾推进的双模式推进剂,在 6U 立方体卫星上使用通用推进剂罐/进料系统计划于 2025 年底发射的飞行演示 • GPDM 是一项由 MSFC 牵头、SST/STMD 资助的活动,NASA、大学和行业合作伙伴(由拨款和 SBIR/STTR 计划资助)共同开发飞行部件,并将支持特定的任务操作活动
太阳能航行为立方体规模,无推进剂的航天器技术提供了机会,该技术可以通过传统方法实现长期和长距离任务。太阳帆使用从帆表面反射的阳光光子中的线性动量转移。要推动航天器,不需要机械运动的部件,推进器或推进剂。但是,态度控制或方向仍然使用涉及反应轮和推进剂弹射的传统方法进行执行,这严重限制了任务寿命。例如,即将执行的任务将太阳帆与最先进的推进剂弹出气体系统采用的现有最先进的解决方案的现状。在这里,使用加油推进器的使用限制了任务的寿命。为了解决有限的任务寿命问题,利用反光控制设备的无推进剂态度控制项目团队正在使用薄材料(一种光学膜)进行无向态度控制,这是一种光学膜,可从透明到反射性的电气切换。该技术基于聚合物分散的液晶(PDLC),该液晶允许在使用电压时进行此切换。这项技术消除了推进剂的需求,这在改善性能和寿命的同时降低了体重和成本。
上下文:空中客车防御与空间(D&S)正在寻找卫星的替代性,更可持续的化学推进系统。我们对使用替代推进剂(例如水,一氧化二氮,过氧化氢和二硝基铵(ADN))的推进剂特别感兴趣。此外,我们非常有兴趣寻找和探索法国解决方案,以便获得法国航天局CNES主动行动的支持。这项称为Comet的倡议旨在支持和推广为太空技术开发创新解决方案的法国公司。与技术初创公司的合作对于应对这一技术挑战至关重要,并确保成功开发和实施卫星的替代推进剂推进器。挑战介绍卫星上的推进系统使用的化学推进剂可能会对环境造成负面影响。根据特定的欧洲立法 - 对化学品的注册,评估,授权和限制(覆盖范围)的规定,空中客车D&S将来需要为其卫星推进器部署无毒的推进剂。总体而言,D&S正在寻求初创企业或可以使用符合监管要求的绿色推进剂提供推进器的公司的创新解决方案。技术/解决方案要求
国际平台。获得先进高效火箭发动机和推进剂的信息并进一步发展它们的方法是遵循简单的机制、替代燃料系统和这方面的当前发展,以及进行原创研究[1-4]。尽管近年来有一些关于使用含能材料和金属硼化物作为固体火箭燃料的研究,这些研究变得越来越重要,但关于这一主题的综述资料并不多。因此,这篇综述文章将成为那些对“固体推进剂火箭发动机的含能材料和金属硼化物”感兴趣和/或想要研究的人的重要科学资源。2.固体推进剂火箭发动机在火箭发动机中,燃料和氧化剂的燃烧会释放出高温和高压[3]。用作推进剂的含能材料可根据燃料类型分为三类。这些是固体燃料、液体燃料和混合燃料系统,其中固体和液体燃料一起使用。固体推进剂火箭发动机比液体和混合燃料包含更少的组件,结构更简单
气雾剂中通常使用的推进剂是丙烷、丁烷、异丁烷或二甲醚,这些物质均不含氟利昂。大多数气雾剂不再含有氟利昂,氟利昂被认为对臭氧层破坏起着重要作用。推进剂在室温下通常处于气态,在压力下会液化;例如,在气雾剂喷雾罐中。按下气雾剂顶部的按钮时,阀门打开,混合物便能离开罐子。液体推进剂变成气体,有助于将喷雾分解成液滴。在泡沫中,液化气体形成气泡,使产品在离开容器后“生长”。液体推进剂也是一种速干溶剂。气雾剂容器中实际的推进剂量因产品而异;细喷雾的百分比较高,泡沫的百分比较低。
CNTR 本质上是一种高性能核热推进 (NTP) 系统,其推进剂直接由反应堆燃料加热。CNTR 与传统 NTP 系统的主要区别在于,CNTR 不使用传统的固体燃料元件,而是使用液体燃料,液体通过离心力包含在旋转圆柱体中。CNTR 的性能目标是在使用氢推进剂时以 1800 s 的比冲提供高推力,在使用氨、甲烷或肼等被动可储存推进剂时以 900 s 的比冲提供高推力。如果实现,这样的性能将使人类 420 天的火星往返任务和其他先进的太空任务成为可能。高效使用任何挥发性物质作为推进剂的能力还可以极大地促进小行星和柯伊伯带天体等太空资源的开发。
(1) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Thomas.M.Brown@NASA.GOV (2) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Mike.Fazah@NASA.GOV (3) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Michael.A.Allison@NASA.GOV (4) 美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心,美国亚拉巴马州亨茨维尔,Hunter.Williams@NASA.GOV 关键词:低温推进、低温流体管理、低温系统测试与演示 摘要:当前对月球探索和未来人类火星任务的关注推动了太空推进系统对具有长期存储和运行能力的更高性能低温系统的要求。这些系统不仅比可储存推进剂选项提供更高的性能,而且还具有现场生产推进剂的潜力。未来的火星运输系统预计将使用高推力核热推进(使用液氢推进剂),或混合系统,即采用低温化学系统(可能是 LOX/CH 4 )进行高加速机动,采用核电系统进行长时间高 Isp 机动。基于这两种选择的探索架构都需要使用具有长期储存能力的高性能低温推进剂,用于太空运输以及行星下降和上升功能。当前专注于月球探索的努力也依靠低温推进剂(LOX/LCH 4 或 LOX/LH 2 )进行月球运输和下降/上升运输功能。空间低温推进系统在长期推进剂储存和使用方面面临许多技术挑战,包括先进的绝缘技术、储箱分层和压力管理、低温制冷以减少推进剂因沸腾而损失、低泄漏低温阀门、低温液体采集和低温推进剂转移。美国宇航局已投资于技术开发工作,演示了单个技术和系统级操作。美国宇航局马歇尔太空飞行中心还投资了多个测试设施和模块化测试台,用于在地面演示多种集成技术和系统操作概念。还进行了额外投资以完善分析
•离子推进器用于航天器推进,并通过使用电加速离子来产生推力。通过添加或去除电子产生离子来使推进剂电离推进剂。这主要是通过电子轰击来实现的,在该电子轰击中,高能电子与推进剂原子碰撞以释放电子并产生阳性离子。•汞过去一直用作推进剂,直到1980年左右(Fazio等,2018)。与汞毒性有关的担忧导致了它的放弃。•汞离子推进器的制造商包括阿波罗融合(美国)。•消耗:20公斤推进剂,用于代表性配置,非常适合低轨卫星(Bloomberg,2019年)。•根据Apollo Fusion网站的信息,该公司打算在2019年至2023年之间生产多达500个推进器。这将在五年内消耗大约10吨汞(Apollo Fusion 2019)。•预计在未来10 - 20年内,卫星星座的计划将使低地球轨道的卫星数量增加10倍(Fourie等,2019)。据估计,在10年的寿命中,2000颗卫星每年将发射约20吨汞,这很大程度上将存放在海洋中。•欧盟没有制造/使用。
本文提出了使用硝酸铵(HAN)推进剂进行航天施用的燃烧室的初步研究。燃烧室由两个部分组成,即推力室和收敛性(C-D)喷嘴。燃烧室的设计非常重要,因为在此封闭体积中释放的推进剂中的化学能,即推力室并通过C-D喷嘴部分扩展。因此,必须设计腔室,以提供推进剂反应和释放最大可用能量的必要空间,并且还应防止以热的形式损失能量。应最佳设计C-D喷嘴,以允许将焓的最大转化为动能。因此,推力室和C-D喷嘴以最佳尺寸设计,用于释放热量,以将HAN推进剂的燃烧转换为基于HAN的单核粉推进器的排气速度。在这项工作中,燃烧室,即推力室和C-D喷嘴在16 bar的压力下设计,以产生11 N的推力。进行了11 N分析以显示以11 N推力的燃烧室的压力和温度变化,用于航天器的16 bar的16 bar压力和腔室压力。从分析结果中发现,han+甲醇+硝酸铵+水的推进剂组合的单opellogent发动机适合于态度和轨道控制系统(AOCS)推进器的设计。