孙烨真1,陈君2,梁国柱1,王智刚3,4,夏连根4,王晓东4
摘要: 为实现低温条件下(0 ℃以下)硝酸羟胺(简称HAN)基单组元推力器的快速催化点火起动,采用气动谐振内加热方式对推力器催化床前床进行集中加热,对一台20 N HAN基单组元推力器进行3次低温(?9 ℃)起动试验,并通过系统仿真计算研究内加热式单组元推力器燃烧室内的传热过程。试验结果表明:以氮气为谐振工质,HAN基推力器可实现低温条件下的快速催化点火起动,将传统催化床电加热预热时间从数十分钟缩短至数十秒,大幅减少点火延迟时间;实现低温预脉冲点火的预加热时间缩短至20 s左右。传热计算表明:谐振加热器可稳定输出约30~35 W的加热功率;预脉冲点火阶段升压梯度较大,热累积效应促使燃烧室内部迅速升温,该阶段结束时壳体与催化床温差约为500 ℃;脉冲工作阶段催化床已处于较高温度水平,壳体与催化床温差约为200 ℃;连续工作阶段因推进剂持续供应,催化床内最高温度可达1150 ℃左右,与壳体的温差约为600 ℃。研究证明了应用气动谐振加热技术可以实现HAN基单组元推力器在低温条件下的快速催化点火起动。