王黎珍，史纪鑫，郑世贵

（北京空间飞行器总体设计部，北京 100094）

0 引言

在航天器进行变轨及姿态控制调整时，推力器工作可能产生羽流扰动力/力矩、羽流热和污染效应。随着航天器安装的推力器种类和数量越来越多，与羽流相关的各种问题日趋凸显，已引起了设计部门高度重视，开展了羽流效应尤其是热效应的大量研究。对羽流热效应的数值计算至关重要：若分析过于保守将会导致热防护过设计；若估计不足则可能导致星上设备过热。因此，深入开展推力器真空羽流热效应精确评估是合理进行热控设计的前提和条件。

推力器真空羽流热效应的计算分两大步骤：羽流流场的计算和羽流对航天器表面冲击作用的计算分析。推力器真空羽流流动状态极为复杂，可分为连续流（羽流核心区）、过渡流和自由分子流（羽流外围区）等3 种流动状态[1]。对于连续流区域，通常用CFD 方法数值求解N-S 方程以得到流场[2-3]。对于过渡流和自由分子流区域，采用半经验的工程模型（点源模型）[4-5]或基于DSMC 算法[6-8]的数值仿真分析得到流场。目前，无论是采用CFD/DSMC的数值求解方法，还是采用半经验的工程模型求解方法，羽流内外流场的求解精度均在工程可接受的范围内。

在羽流对航天器表面冲击作用的计算分析中，羽流冲击航天器表面的特性模型的选择是影响羽流热效应计算结果的关键因素。模型给出气体分子在固壁上的运动方式，反映气体分子与固壁间相互作用时力和热的传递过程。……