航天器推进系统动态特性数值仿真与分析

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本文以某航天器推进系统的地面实验系统为研究对象,依据模块化建模与仿真的思想,建立了系统主要组件的动力学模型及系统仿真模型,对系统的动态特性和故障特性进行了仿真与分析。论文主要的研究内容如下:建立了航天器推进系统主要组件的动力学模型;对模块化建模与仿真的方法进行了研究,提出了组件模块—系统模块—求解器模块三层仿真框架,该仿真框架对于系统动态特性仿真具有一定的通用性。基于已建立的组件模型和所提出的仿真框架,对系统的动态过程进行了建模与仿真,重点研究了电磁阀开阀响应时间、开阀时序、关阀响应时间及燃烧效率、脉冲模式、推力器耦合工作等对系统动态特性的影响。在仿真计算及理论分析的基础上,提出了多管路协调分段原则,探讨了系统仿真积分步长的约束条件。对航天器推进系统三种较常见的故障:贮箱压力故障、推进剂泄漏故障和推进剂管路堵塞故障进行了仿真计算,分析得到了三种故障的定性特征。本文的数值仿真结果和分析得到的结论与理论分析及工程应用经验相一致,对推进系统的设计、改进具有一定的参考价值,也为进行推进系统的故障检测与诊断奠定了良好的基础。
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