什么是姿态控制发动机?

什么是姿态控制发动机?

[拼音]：zitai kongzhi fadongji

[外文]：attitude control engine

用于运载火箭末级、导dd头和各类航天器的姿态控制。这类发动机有时也用于推进剂沉底、速度修正、轨道修正和位置保持。它的特点是：要求的推力范围很广，为0.02～2000牛（0.002～200公斤力）；能脉冲式工作，起动次数可多达数十万次，最小脉冲宽度为几毫秒；总工作时间（工作时间与间歇时间的总和）可长达5～10年。姿态控制发动机通常由一套增压系统、 贮箱、推进剂供应系统和几组不同推力的推力室组成。按液体推进剂的组元数分为单元和双元推进剂姿态控制发动机两种。

单元推进剂姿态控制发动机

早期使用过氧化氢为推进剂，由于比冲较低（约150秒）逐渐为肼所取代。经常使用的是肼催化分解发动机。发动机推力室内装有含铱基活性材料的催化剂。肼进入推力室后经过催化分解生成高温气体自喷管排出产生推力，比冲为220～230秒。催化剂工作一段时间后逐渐损耗，活性降低，影响发动机性能，因此催化分解发动机的寿命有一定限制。另一种是电热肼分解发动机，它利用电加热使肼在870～980°C的高温室内分解，生成高温气体，从喷管排出产生推力。这种发动机和催化分解发动机相比，避免了使用催化剂所带来的问题，工作寿命长，但受电功率的限制仅适用于微推力（小于1牛或0.1公斤力）发动机。利用电热提高肼分解所生成的气体的温度，可以提高发动机的比冲，减小肼的流量，延长飞行器的工作寿命。

肼的冰点为1.4°C，在低温环境下工作时必须对肼分解发动机采取温度控制措施。在肼内加入合适的添加剂可以提高肼的冰点。

双元推进剂姿态控制发动机

工作原理与一般的挤压式液体火箭发动机相同，经常使用的推进剂为四氧化二氮和肼类燃料（一甲基肼、偏二甲肼等）。这种发动机的比冲高（大于290秒），工作寿命长，反应速度快。

由于姿态控制发动机在失重条件下工作，贮箱内的推进剂会产生悬浮运动，并与增压气体相混合，以致影响发动机的正常工作。通常在贮箱内采用柔性胶囊、金属波纹管或表面张力网等，将推进剂与增压气体隔开。气体通过胶囊或波纹管挤压推进剂。

除液体推进剂姿态控制发动机外，还有采用冷气喷管和热气喷管作为动力源的，但它们仅适用于推力小于20牛（约2公斤力）和总冲量小于5000牛·秒（约500公斤力·秒）的航天器。冷气喷管的工作介质是惰性气体，系统简单，但性能低，比冲仅65～75秒。热气喷管的工作介质是加热的惰性气体、主发动机燃气发生器或固体火药产生的燃气等，比冲为100～200秒。