铁路车站信号
2023-02-02
更新时间:2023-02-02 21:16:29作者:百科
[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,最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。
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。
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火药产生的燃气等,比冲为100~200秒。