吸氣式太陽能熱推進系統進氣道特性分析*

黃敏超，杜運良

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙 410073)

吸氣式太陽能熱推進系統進氣道特性分析*

黃敏超，杜運良

(國防科技大學 航天科學與工程學院， 湖南 長沙 410073)

吸氣式沖壓推進技術是吸氣式太陽能熱推進技術的基礎。如何設計一種性能理想的進氣道是吸氣式太陽能熱推進技術研究的重點。應用稀薄氣體動力學仿真常用的直接數值模擬蒙特卡洛算法對兩種常見的進氣道結構進行仿真分析，得到兩種進氣道工況下氣體的溫度、密度、流量系數和速度等參數的分布，并進行對比。通過比較，選擇一種性能較好的構型作為吸氣式太陽能熱推進系統的進氣道，從而為后續系統的設計、計算、分析和優化打下了基礎。

吸氣式太陽能熱推進；過渡區；直接模擬蒙特卡洛方法；進氣道

吸氣式太陽能熱推進是基于太陽能熱推進和沖壓推進而提出的一種新型推進方式。吸氣式太陽能熱推進系統產生的推力能克服近地軌道的大氣阻力，適用于近地衛星的軌道保持和軌道修正。此外，在太陽能熱推進系統提供的推力足夠大的情況下，衛星軌道可以進一步降低，從而提高衛星的對地觀測能力。

推力器工作的空間區域距離地面130 km，氣流相對稀薄，處于連續介質和自由分子區的過渡區，連續介質假設不再適用。在這一流域中分子之間的碰撞與分子和物體之間的碰撞處于同一量級，工作機理復雜，納維斯托克斯(Navier Stokes, NS)方程中采用的宏觀量表征氣流的黏性等物理量不成立，由于這些物理量均可以由速度分布函數求得，因此求解速度分布函數的波爾茲曼方程在稀薄氣體動力學中占據重要地位[2]。……