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摘要固体氮气生成器是一种将氮气储存在药剂中在需要的时候通过点火释放从而取代了传统的高压气体储罐的生成器。这种技术的优点在于其安全性高、无泄漏，大大降低了系统的质量和体积，为卫星和推进技术的微型化提供了技术支持。本文通过对国内外冷气推进器发展历程及现状的研究，参考现有的固体冷气微推力器设计方案，对冷气生成器的结构设计和制备方法进行了探究。最终确定了NaN3/LiF/Na2SiO3/Fe2O3配比为80%/8%/8%/4%的配方，并对其性能进行了表征和分析，实验表明此配方所产生的氮气纯度高、杂质少，符合冷气推进器的技术要求，与之匹配良好。并探明冷气生成器的最佳装药量为0.5g，此时气室压力达到0.493MPa，产气约0.18L。26405
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关键词 固体氮气生成器 叠氮化钠 设计与制备
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Design and preparation of solid nitrogen generator
Abstract
Solid nitrogen generator is a new generator which stores nitrogen in the solid charge. The charge could release nitrogen by decomposition when it is initiated. This new device possesses high safety, no leakage, greatly reducing the quality and size of the system. So, it could replace the traditional high-pressure gas tank. This unique technology also makes miniaturization of satellite and propulsion possible. This paper studied the design and prefabrication of the solid nitrogen generator based on the progresses of domestic and international of cool gas thrusters. Finally, this paper acquired a best nitrogen agents: NaN3(80 wt％), LiF(8 wt％), Na-silicate(waterglass;8 wt ％) and Fe2O3(4 wt ％). Results show that the prepared generator can generate a high-purity nitrogen. The optimized charge mass is 0.5g, which could release 0.18L nitrogen. The pressure in chamber reaches 0.493 MPa after the charge is initiated .
Keywords: Solid nitrogen generator; NaN3; Design and fabrication
目 次
1 绪论01
1.1 冷气生成器的概念特点01
1.2 冷气推进技术的发展方向02
1.3 冷气生成器国内外应用现状03
1.4 本论文研究工作08
2 冷气生成器的设计10
2.1 点火技术11
2.2 冷气发生器技术12
3 冷气发生剂的制备、表征和分析15
3.1Fe2O3对于冷气发生剂燃烧速率的影响规律15
3.2 冷气发生剂的配方确定及表征19
结论22
致谢23
参考文献24
1 绪论
随着现代战争对战场信息时效性、精准性和全域性要求的极大提高，迫切要求卫星具有快速响应能力、高精度高稳定度的姿态轨道控制能力来完成特定的军事任务。由于微小卫星编队既能实现传统大卫星的功能并兼具很高的重构性、冗余性、安全可靠性，同时因其可以实现快速组装、发射、展开、接入，从而在快速响应系统和应急系统中具有无可替代的作用。此外，微纳卫星具有成本低、质量轻、研制周期短等特点，商业公司、研究所和高校都可以自主研发，短时间便可以完成设计与研制。因此，微纳卫星的发展与应用引起了各国的高度关注[1]。
随着卫星微型化的不断发展，对推进器也提出了越来越高的的要求，即质量轻、体积小、功耗低、推力小等。目前，发展较为成熟的常规推进系统由于功耗、体积、质量和推力等诸多方面的限制，大多难以适用于微纳卫星，从而导致了微推进系统成为制约微纳卫星发展的瓶颈[2]。