我國空間無毒推進技術達國際先進水平
我國空間無毒推進技術達國際先進水平

文章來源:中國航天科技集團公司 發布時間:2014-11-26
日前,中國航天科技集團公司五院502所在空間推進領域取得了新的突破——成功研制出ADN(二硝酰胺,一種化學燃料)推進器組件,標志著我國成為繼瑞典之后,世界上第二個成功應用ADN無毒推進劑的國家,表明我國空間無毒推進技術已經達到了國際先進水平。
推進器研制工作一直是我國航天科技領域攻關的重點。ADN推進系統作為單組元推進系統的新成員,具有結構簡單的特點。其組件包括儲箱、自鎖閥、壓力傳感器、過濾器、電磁閥門、推力器組件及管路等。ADN推進劑在貯存箱中存儲,當系統對發動機下達工作指令后,電磁閥門打開,整套系統開始啟動。ADN在壓力傳感器的作用下通過管路,再經過過濾器將其雜質濾除,然后經過電磁閥到達發動機;在發動機的催化床中與催化劑進行作用,之后在燃燒室中進行摻混燃燒生成高溫高壓燃氣,最后從下游的噴管噴出,為整個航天器提供推力。
ADN推進系統與我國目前在軌應用的單組元肼推進系統和雙組元推進系統最大的不同,是其應用的推進劑ADN沒有毒性。而“單組元”和“雙組元”都是針對推進器的燃料種類而言。“單組元”是指以一種燃料為主要推進劑的推進器,目前我國常用的是肼;“雙組元”推進劑則為兩類,一般為二甲基肼和四氧化二氮。
ADN推進劑所具有的無毒特點為航天器推進系統的應用提供了很大方便。
一直以來,我國航天器推進系統均采用在發射場進行加注的方式。這種加注方式對于人力和成本支出較大,并且加注耗時較長,最少需要兩周的時間。采用ADN作為推進劑,因其無毒,推進器可以在廠房內完成加注,這對于航天器整體裝配速度和質量的提升都將有所幫助。
同時,由于ADN推進劑無毒,其在載人飛船推進系統應用方面前景廣闊。載人飛船在運行過程中,傳統推進器當中推進劑一旦發生泄漏,揮發的有毒物質將直接威脅到航天員的人身安全。而用ADN作推進劑,這種潛在的威脅將不會產生。
作為新一代推進劑,ADN具有較高的能量密度。相對于傳統的肼推進劑來說,同等重量的ADN推進劑具備更高的能量。
502所推進產品部設計師王夢舉例說:“1公斤肼可以幫助衛星調整姿態10次,而1公斤ADN可以幫助衛星調整姿態至少20次。”另外,由于ADN能量密度較高,產生同樣的能量所用的劑量要比肼小很多,這也意味著ADN推進器組件的應用也將對航天器自身減重和提高運力大有裨益。
與雙組元推進器中安裝的100多個零部件相比,ADN推進器組件要簡單許多,因此這更便于中低軌道敏捷小衛星、應急衛星的安裝和系統可靠性的提高。
“例如,需要在某些沒有衛星的受災地區緊急捕捉現場情況,傳統的推進系統不可能在極短時間內被快速安裝到衛星上。”王夢說,“而ADN推進器以其結構簡單、快速加注的特點能夠滿足裝配衛星在自然災害或者戰時的緊急需求。”
目前,502所研制的ADN推進器組件正品已經交付總體,在不遠的將來可實現在軌應用。隨著載人航天工程的快速發展,ADN推進器組件將有望被運用于載人飛船當中。同時,隨著ADN推進器的廣泛應用,我國空間推進技術的無毒時代或將到來。