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World File Search System低推力
文章 可重复使用火箭发动机应用的涡轮泵参数建模和可靠性评估
摘要：现代可重复使用发射器的发展，例如采用 LOX/LCH4 Prometheus 发动机的 Themis 项目、采用 LOX/LH2 RSR2 发动机的可重复使用 VTVL 发射器第一级演示器的 CALLISTO 以及采用 Merlin 1D 发动机的 SpaceX 猎鹰 9 号，都凸显了对先进控制算法的需求，以确保发动机的可靠运行。这些发动机的多次重启能力对节流阀提出了额外的要求，需要扩展控制器有效性域，以便在各种操作状态下安全地实现低推力水平。这种能力也增加了部件故障的风险，尤其是当发动机参数随着任务概况而变化时。为了解决这个问题，我们的研究使用多物理系统级建模和仿真，特别关注涡轮泵部件，评估了可重复使用火箭发动机 (RRE) 及其子部件在不同故障模式下的动态可靠性。使用 EcosimPro-ESPSS 软件（版本 6.4.34）进行的瞬态条件建模和性能分析表明，涡轮泵组件在标称条件下保持高可靠性，涡轮叶片即使在变化的热负荷和机械负荷下也表现出显著的疲劳寿命。此外，提出的预测模型估计了关键部件的剩余使用寿命，为提高可重复使用火箭发动机中涡轮泵的寿命和可靠性提供了宝贵的见解。本研究采用确定性、热相关结构模拟，关键控制目标包括燃烧室压力和混合比的最终状态跟踪以及操作约束的验证，以 LUMEN 演示发动机和 LE-5B-2 发动机为例。
2023 年 AAS/AIAA 天体动力学专家会议
上午 8:00 AAS-190：针对哈密顿积分不变行为的控制来操纵航天器相空间分布 Oliver Boodram（科罗拉多大学博尔德分校）、Daniel Scheeres（科罗拉多大学博尔德分校） 上午 8:20 AAS-232：包括非哈密顿太阳辐射压力的圆形限制三体问题的近似解析解 Hailee Hettrick（麻省理工学院）、David Miller（麻省理工学院）、Begum Cannataro（德雷珀） 上午 8:40 AAS-288：将弹道捕获与地球-月球系统中的周期性轨道联系起来的双脉冲转移 Lorenzo Anoè（奥克兰大学 - 奥克兰空间研究所）、Thomas Caleb（ISAE-SUPAERO）、Roberto Armellin（奥克兰大学）、 Alicia Martínez-Cacho (马德里理工大学)、Claudio Bombardelli (马德里理工大学 (UPM))、Stéphanie Lizy-Destrez (ISAE- SUPAERO) 上午 9:00 AAS-120：空间任务设计中的辛方法 Agustin Moreno (IAS)、Urs Frauenfelder (奥格斯堡大学)、Dayung Koh (JPL)、Cengiz Aydin (纳沙泰尔大学) 上午 9:20 AAS-300：双圆受限四体问题中周期轨道的稳定性图 Juan Ojeda Romero (约翰霍普金斯大学应用物理实验室)、Wayne Schlei (JHUAPL) 上午 9:40 AAS-176：地月低推力增强优化低能量转移 Yuji Takubo（佐治亚理工学院）技术 / 斯坦福大学）、Yuri Shimane（佐治亚理工学院）、Koki Ho（佐治亚理工学院） 上午 10:00 上午休息
GTO 至 GEO 最佳轨迹剖面图和电力推进系统配置
摘要 — 快速可靠的优化轨道转移计算方法对于初始阶段的项目至关重要。它们可以对推进子系统（卫星设计的主要组件之一）进行初步的、现实的规模估算。这篇论文由 ReOrbit Oy 完成，提出了一种最短时间的最优轨道，用于将微型卫星从 GTO 轨道提升到 GEO，假设通过电力推进连续发射。根据此模拟得出的 ∆ v 要求，选择合适的电力推进系统，并详细说明其配置在燃料和推力要求方面的设计。这是通过考虑轨道提升带来的主要贡献，以及 10 年寿命期间每天进行两次的轨道机动所产生的附加物，如位置保持修正和反作用轮去饱和。优化方法是低推力轨道机动的直接-间接混合方法，采用庞特里亚金最小原理将其转录为非线性规划问题。利用 Lyapunov 控制理论获得启动优化器所需的初始猜测。实施轨道平均技术，能够在优化过程中快速计算多条轨迹。动态模型包括 J 2 纬向谐波、太阳辐射压力、太阳和月亮的第三体效应以及高达 1500 公里的大气阻力等干扰。利用圆柱形阴影模型评估日食条件，因为在地球阴影中，太阳能电力推进会经历零推力期。电力推进系统配置是通过权衡研究和不同供应商之间的比较来确定的。选定的方案包括 4 个氙气推进器，配备互补的电源处理单元和推进剂管理系统，总转移时间不到 4 个月。通过在 GEO 中改变推进器的配置，转移轨迹和在轨机动都使用相同的推进系统。
用于多行星和深空探索的核动力推进系统 Malaya Kumar Biswal M 1 和 Ramesh Kumar V 2,1 Accel 创始人兼首席执行官
2. 电力系统：放射性同位素电力推进 (REP)：利用钚-238 等同位素自然放射性衰变产生的热量来发电。REP 系统紧凑可靠，是小型到中型任务的理想选择，尤其是在可以接受长时间运行和低功率要求的情况下。它们通常提供 1 千瓦范围内的功率，足以为科学仪器和低推力推进系统（如离子发动机）供电。旅行者号、好奇号和毅力号等著名任务已成功展示了该技术和任务可靠性。裂变电力推进 (FEP)：它们依靠核反应堆通过受控核裂变反应发电。与 REP 不同，FEP 系统可以产生更高的功率，通常在 8-10 千瓦之间，是前往谷神星、木卫一、土卫六和木卫二等潜在目的地的先驱无人任务的理想选择。与传统卫星相比，FEP 系统具有可扩展性和灵活性，可承载更大的有效载荷并缩短运输时间。研究表明，人们正在积极研究它们，以用于未来的载人火星任务和外行星探索，而长期高功率需求至关重要。将这项技术集成到先进的航天器中可以帮助航天器运行更长时间。3. 航天器裂变动力的主要优势：[1] 更高的功率输出：与传统的太阳能或化学动力系统相比，裂变动力系统可提供更高的功率水平，使高能科学仪器、先进的推进系统和栖息地支持系统能够运行，用于多行星和深空载人任务。[2] 高功率任务的成本效益：对于需要功率输出超过 1 kWe 的任务，裂变系统比放射性同位素动力系统更具成本效益。这使它们成为具有大量能源需求的长期任务的理想选择。[3] 高功率需求的低质量：当功率要求超过