單組元推進系統（Single unit propulsion system）是指使用單組元推進劑作為工質的推進系統。在該系統中，存貯在貯箱內的推進劑在高壓氣體擠壓下排出貯箱出口，在閥門的開關作用下進入推力器推力室，在高溫條件下經催化分解為高溫燃氣，由噴管噴出產生反作用力，控制太空飛行器的姿態和軌道運動。常用的推進劑有過氧化氫和肼。過氧化氫穩態比沖低(約I500N·s/kg),安全性差，早期使用較多。
基本介紹
- 中文名：單組元推進系統
- 外文名：Single unit propulsion system
- 學科：航空工程
- 領域：航空航天
- 範圍：工程技術
- 釋義：用單組元推進劑作為工質的系統
簡介,推進劑選擇,肼,肼的主要用途,燃燒溫度低的硝酸羥銨(HAN)混合物,高性能硝酸羥銨(HAN)混合物,過氧化氫,
簡介
單組元推進系統（Single unit propulsion system）是指使用單組元推進劑作為工質的推進系統。在該系統中，存貯在貯箱內的推進劑在高壓氣體擠壓下排出貯箱出口，在閥門的開關作用下進入推力器推力室，在高溫條件下經催化分解為高溫燃氣，由噴管噴出產生反作用力，控制太空飛行器的姿態和軌道運動。常用的推進劑有過氧化氫和肼。過氧化氫穩態比沖低(約I500N·s/kg),安全性差，早期使用較多。
單組元肼推進劑系統已成為航天推進系統中的主流單組元推進系統，其穩態比沖達到2100-2350N·s/kg,已廣泛套用於姿態和軌道控制及其它控制功能。以落壓模式工作的單組元肼推進系統棋:箱、樂力感測器、氣體加/排閥、肼加/排閥、過濾器、白鎖閥、推力器組件以及推進電子線路盒等組成;恆壓工作方式的單組元肼推進系統--股還需增加高壓氣瓶及減壓器。單組元推進系統結構簡單，技術成熟，任當代太空飛行器，仍不失為一種主流推進系統。雙模式推進系統來用高比沖推進劑組合，兼有雙組元推進系統比沖高和單組元推進系統推力小、控制精度可靠性高的優點，已在不同飛行任務中嶄露頭角。
推進劑選擇
對於特別小的衛星(10kg/級)，其推進系統不作為一個方案提出。對於稍微大一點的衛星(100kg 級)，它需要小推力的推進系統，通常採用冷氣方案。對於大的運載器，只有固體火箭發動機和雙組元液體火箭發動機合適，以逃離地球引力的束縛。電推進系統比沖很高，但費用高、電源及其硬體重。但在極為廣泛的中等套用範圍上，採用催化分解單組元推進劑推力室成本低、適應能力強，推力室並有一個較寬的推力範圍。
肼
又稱聯氨。無色油狀液體。有類似於氨的刺鼻氣味，一種強極性化合物。無色、油狀液體，能很好地混溶於水、醇等極性溶劑中，與鹵素、過氧化氫等強氧化劑作用能自燃，長期暴露在空氣中或短時間受高溫作用會爆炸分解，具有強烈的吸水性，貯存時用氮氣保護並密封。有毒，能強烈侵蝕皮膚，對眼睛、肝臟有損害作用。
肼的主要用途
1.用於製造異煙肼、照相顯影藥劑、噴氣式發動機燃料、火箭燃料、抗氧劑、還原劑、高壓鍋爐給水脫氧劑等。
2.用作火箭燃料。高壓鍋爐水處理時用以脫除二氧化碳和氧氣以防止腐蝕。農業上用作植物生長抑制劑，也用於菸草、土豆、玉米等的貯藏。醫藥上用於制異菸肼。另外，還用於尼龍、環氧樹脂以及食用鹽酸的製造，也用作再生催化劑、除草劑和燃料電池。
3.肼是一種套用廣泛的化工原料。具有很高的燃燒熱，可用作火箭和燃料電池的燃料。肼是一種強還原劑，可用來去除鍋水和熱水加熱系統中的氧，以減少腐蝕。在肼的分子中，由於有兩個親核的氮和四個可供置換的氫，幫可以合成各種衍生動物，基中包括塑膠發泡劑、抗氧劑、各種聚合物、聚合物交聯劑和鏈延長劑、農藥、除草劑、植物生長調節劑和藥品等。肼極毒。小鼠口服LD50為59mg/kg，靜脈注射LD50為57mg/kg。
4.制發泡劑、農作物殺蟲劑和水處理劑。
燃燒溫度低的硝酸羥銨(HAN)混合物
以低燃燒溫度的硝酸羥銨(HAN)混合物 作為推進劑，推力室在實驗室進行的試驗證明了推進劑方案的正確性。混合HAN成為單組元推進劑家族中一名友好的新成員，這些HAN混合物與肼相比，密度高，熔點低。由於無毒蒸汽，地面的相關工作變得簡單。另外，混合HAN沒有已認知的致癌物質存在。最近，試驗狀態的推力室通過了8000s的性能試驗和壽命試驗。該種推力室適應於小衛星的軌道提升或其它ACS任務。對於飛行套用，需要進一步研製HAN混合推進劑。既然還沒有真實的自燃催化劑(例如用於肼類的鎧裝405或用於過氧化氫的銀網)，對於HAN基的單組元推進劑，為了點火，如採用貴金屬作催化劑，催化劑床需要預加熱至200-320℃。
高性能硝酸羥銨(HAN)混合物
高溫HAN單組元推進劑也充滿希望。理論上，高溫HAN推進劑的性能與傳統的雙組元系統接近，但HAN推力室不需要兩個貯箱、兩組閥門、兩組推進劑管路和其它雙份其它系統硬體。高溫混合物推進劑面臨的最大挑戰是推進劑分解溫度高，分解氣體的溫度高達2200℃。在這個溫度上，材料選擇和點火方法已達極限。最近，HAN-甲醇一水混合推進劑的點火試驗表明該種單組元推進劑的比沖有望達到270s或大於270s。
過氧化氫
建議在小衛星上用過氧化氫推進系統替代氮氣推進系統。在實驗室里採用蒸餾台架對過氧化氫進行蒸餾處理，試驗給人留下了深刻的印象，試驗對台架的風險很小。由於過氧化氫的長期穩定性差，若要套用於大多數衛星是不實際的。然而，過氧化氫推進系統作為姿態控制與運載器的雙組元推進系統一起使用， 具有明顯的套用價值。
