陈涛,刘国西,宋飞,武葱茏

北京控制工程研究所,北京100190

电推进系统Xe物理特性计算方法

陈涛＊,刘国西,宋飞,武葱茏

北京控制工程研究所,北京100190

空间电推进系统的工质为Xe,其工作温度范围为-30～45℃,该范围覆盖Xe的临界点。在临界点附近,Xe可能呈现出多种形态,且对温度和压力变化十分敏感,采用传统状态方程在上述范围内计算其物理参数偏差最大可达30%。为解决这一问题,以CH4作为参考流体,建立了一种基于对比态原理的Xe物理特性计算方法。该方法能够对包括气相、液相、超临界区域的所有状态Xe物理性质进行准确计算。试验研究与国外数据对比的结果表明,在整个压力-温度范围内,计算误差小于0.5%。

电推进;Xe;超临界;对比态原理;物理特性;状态方程

电推进技术是一种利用电能加速推进工质,从而实现高比冲的先进航天器推进技术,由于其高比冲的优势,在先进国家的大型卫星平台及微小卫星平台上得到日渐广泛的应用[1-8]。

Xe作为电推进系统的工质,具有分子量大、熔点高、沸点高及临界点高等特点。考虑到系统的稳态工作、充气加压等过程,其工作温度范围为-30～45℃,压力范围为1～30 MPa。整个工作范围覆盖氙的临界点。在临界点附近,Xe状态对温度和压力变化十分敏感,分子间的作用力不可忽略,表现出强烈的真实流体特性。除此之外,在上述范围内,Xe可能呈现出液态、气态、气液混合态以及超临界态等多种形态。

目前,比较常用的描述真实流体性质的状态方程可以分为两大类:解析形式和非解析形式。……