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Implementación y Verificación de un Sistema de Micro-Jet-Vane de un Motor de Cohete Sólido para un Satélite Micro-Nano

Autores: Zhang, Gang; Feng, Wen; Tan, Youwen; Liu, Yang; Hui, Weihua

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Implementación y Verificación de un Sistema de Micro-Jet-Vane de un Motor de Cohete Sólido para un Satélite Micro-Nano


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Espacio
Satélite micro-nano
Sistema de propulsión
Dinámica de fluidos computacional
Materiales
Ablación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 36

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Para lograr una maniobra rápida de vector de un micro-nano satélite espacial, se utilizó un motor cohete sólido de tamaño micro como su sistema de propulsión, y se ideó un sistema de control de vector de empuje de micro-aletas. Se realizaron simulaciones numéricas de dinámica de fluidos computacional (CFD) sobre la estructura de micro-aletas diseñada en varios ángulos de deflexión para determinar las características de la fuerza lateral y el campo de flujo. La temperatura de combustión del motor es de 1380 K. Por lo tanto, se eligieron materiales como acero 45, cerámicas de alúmina y aleación de tungsteno-molibdeno para las aletas de chorro con el fin de llevar a cabo experimentos de ablación de motor de chorro en tierra y medir la cantidad de ablación. Concurrentemente, se recopilaron datos experimentales, incluida la fuerza lateral. Las pruebas demostraron que, a pesar de que el acero 45 tiene un punto de fusión más alto que la temperatura de combustión, aún se produjo una ablación significativa. Las cerámicas de alúmina presentaron defectos y experimentaron ablación y fragmentación después de la prueba. En contraste, la aleación de tungsteno-molibdeno, siendo un metal refractario, mostró una ablación mínima después de las pruebas, lo que la convierte en un material ideal para las aletas de micro-chorro. Con una deflexión de 20 grados de las aletas de chorro, la fuerza lateral calculada a través de simulación numérica fue de 3.76 N, mientras que la fuerza lateral obtenida de la prueba fue de aproximadamente 3.8 N, resultando en un error dentro del 1% y validando la validez y precisión de la simulación numérica. Las aletas de chorro pueden generar un ángulo de dirección máximo de 8 grados, asegurando así la rápida maniobra de vector del micro-nano satélite a grandes ángulos.

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