Investigación sobre el rendimiento de micro-propulsión del propulsor líquido basado en ADN por ablación láser mejorado por energía química
Autores: Jiang, Luyun; Ye, Jifei; Mao, Chentao; Du, Baosheng; Cui, Haichao; Han, Jianhui; Zheng, Yongzan; Hong, Yanji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación sobre el rendimiento de micro-propulsión del propulsor líquido basado en ADN por ablación láser mejorado por energía química
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollo
Micro-nano satélites
Sistemas de propulsión
Ablación láser
ADN
Energía química
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
El desarrollo vigoroso de micro-nano satélites requiere urgentemente sistemas de propulsión a bordo de satélites como apoyo. La micro-propulsión por ablación láser pulsada puede satisfacer estas altas demandas. El dinitramida de amonio (ADN), como monopropelente verde, puede servir como sustancia de trabajo para la ablación láser. Este trabajo investigó el rendimiento de micro-propulsión de propulsores líquidos compuestos de ADN y agua con diferentes fracciones de masa de ADN, con el objetivo de aclarar el efecto de mejora de la energía química. A través de la medición de impulso de pulso único, los resultados muestran que el 70% en peso de ADN tuvo un impulso específico máximo de 167.55 s, un aumento del 19% en comparación con HO. El modelo semi-empírico establecido del rendimiento de micro-propulsión se ajusta bien a los datos experimentales y puede explicar efectivamente las variaciones en los patrones de los parámetros de propulsión. La tasa real de contribución de la energía química al aumento de la energía cinética estaba correlacionada positivamente con la fracción de masa de ADN y negativamente con la energía láser, con una tasa de contribución real del 36% para el 70% en peso de ADN a una energía láser de 60 mJ. Además, basado en la relación entre la eficiencia de ablación, la energía química específica y la energía específica del láser, se encontró que la eficiencia de ablación puede mejorarse aumentando la energía química específica y reduciendo la energía específica del láser mientras se asegura la ruptura. Este trabajo proporciona un enfoque científico para analizar cuantitativamente la mejora en el rendimiento de la propulsión por energía química en la micro-ablación láser, que se espera que se extienda a otros propulsores líquidos energéticos.
Descripción
El desarrollo vigoroso de micro-nano satélites requiere urgentemente sistemas de propulsión a bordo de satélites como apoyo. La micro-propulsión por ablación láser pulsada puede satisfacer estas altas demandas. El dinitramida de amonio (ADN), como monopropelente verde, puede servir como sustancia de trabajo para la ablación láser. Este trabajo investigó el rendimiento de micro-propulsión de propulsores líquidos compuestos de ADN y agua con diferentes fracciones de masa de ADN, con el objetivo de aclarar el efecto de mejora de la energía química. A través de la medición de impulso de pulso único, los resultados muestran que el 70% en peso de ADN tuvo un impulso específico máximo de 167.55 s, un aumento del 19% en comparación con HO. El modelo semi-empírico establecido del rendimiento de micro-propulsión se ajusta bien a los datos experimentales y puede explicar efectivamente las variaciones en los patrones de los parámetros de propulsión. La tasa real de contribución de la energía química al aumento de la energía cinética estaba correlacionada positivamente con la fracción de masa de ADN y negativamente con la energía láser, con una tasa de contribución real del 36% para el 70% en peso de ADN a una energía láser de 60 mJ. Además, basado en la relación entre la eficiencia de ablación, la energía química específica y la energía específica del láser, se encontró que la eficiencia de ablación puede mejorarse aumentando la energía química específica y reduciendo la energía específica del láser mientras se asegura la ruptura. Este trabajo proporciona un enfoque científico para analizar cuantitativamente la mejora en el rendimiento de la propulsión por energía química en la micro-ablación láser, que se espera que se extienda a otros propulsores líquidos energéticos.