航天502所应用无毒推进剂研制成功ADN推进器

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/27 21:37:07


在另一篇帖子里提到了近几年的新型无毒混合燃料,刚好国内取得突破
航天502所应用无毒推进剂研制成功ADN推进器
来源: 中国航天报         日期:2014/11/26         字体:【大】【中】【小】

近日,中国航天科技集团公司五院502所在空间推进领域取得了新的突破——成功研制出ADN(二硝酰胺,一种化学燃料)推进器组件,标志着我国成为继瑞典之后,世界上第二个成功应用ADN无毒推进剂的国家,表明我国空间无毒推进技术已经达到了国际先进水平。

推进器研制工作一直是我国航天科技领域攻关的重点。ADN推进系统作为单组元推进系统的新成员,具有结构简单的特点。其组件包括储箱、自锁阀、压力传感器、过滤器、电磁阀门、推力器组件及管路等。ADN推进剂在贮存箱中存储,当系统对发动机下达工作指令后,电磁阀门打开,整套系统开始启动。ADN在压力传感器的作用下通过管路,再经过过滤器将其杂质滤除,然后经过电磁阀到达发动机;在发动机的催化床中与催化剂进行作用,之后在燃烧室中进行掺混燃烧生成高温高压燃气,最后从下游的喷管喷出,为整个航天器提供推力。

ADN推进系统与我国目前在轨应用的单组元肼推进系统和双组元推进系统最大的不同,是其应用的推进剂ADN没有毒性。而“单组元”和“双组元”都是针对推进器的燃料种类而言。“单组元”是指以一种燃料为主要推进剂的推进器,目前我国常用的是肼;“双组元”推进剂则为两类,一般为二甲基肼和四氧化二氮。

ADN推进剂所具有的无毒特点为航天器推进系统的应用提供了很大方便。

一直以来,我国航天器推进系统均采用在发射场进行加注的方式。这种加注方式对于人力和成本支出较大,并且加注耗时较长,最少需要两周的时间。采用ADN作为推进剂,因其无毒,推进器可以在厂房内完成加注,这对于航天器整体装配速度和质量的提升都将有所帮助。

同时,由于ADN推进剂无毒,其在载人飞船推进系统应用方面前景广阔。载人飞船在运行过程中,传统推进器当中推进剂一旦发生泄漏,挥发的有毒物质将直接威胁到航天员的人身安全。而用ADN作推进剂,这种潜在的威胁将不会产生。

作为新一代推进剂,ADN具有较高的能量密度。相对于传统的肼推进剂来说,同等重量的ADN推进剂具备更高的能量。

502所推进产品部设计师王梦举例说:“1公斤肼可以帮助卫星调整姿态10次,而1公斤ADN可以帮助卫星调整姿态至少20次。”另外,由于ADN能量密度较高,产生同样的能量所用的剂量要比肼小很多,这也意味着ADN推进器组件的应用也将对航天器自身减重和提高运力大有裨益。

与双组元推进器中安装的100多个零部件相比,ADN推进器组件要简单许多,因此这更便于中低轨道敏捷小卫星、应急卫星的安装和系统可靠性的提高。

“例如,需要在某些没有卫星的受灾地区紧急捕捉现场情况,传统的推进系统不可能在极短时间内被快速安装到卫星上。”王梦说,“而ADN推进器以其结构简单、快速加注的特点能够满足装配卫星在自然灾害或者战时的紧急需求。”

目前,502所研制的ADN推进器组件正品已经交付总体,在不远的将来可实现在轨应用。随着载人航天工程的快速发展,ADN推进器组件将有望被运用于载人飞船当中。同时,随着ADN推进器的广泛应用,我国空间推进技术的无毒时代或将到来。(姚天宇)
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n216/c784465/content.html

此外,ADN还是一种优良的固体燃料氧化剂,

类似的还有八院空间推进研究所的HB510 绿色推进剂--硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂

PS:
几个类似的国外项目
美国的GPIM项目(Green Propellant Infusion Mission,绿色推进剂验证项目)用于验证美国空军研究实验室(AFRL)开发的硝酸羟胺基单组元推进剂,美军编号AF-315ME。传统的与肼类燃料相比,AF-315ME拥有更高的比冲和密度比冲,操作也更加安全。硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂,溶于水中形成盐溶液,与单组元肼基推进剂相比,比冲增加12%,密度比冲增加60%。

其验证星GPIM将由FH在16年年中搭载发射,Ball Aerospace为GPIM项目提供BCP-100卫星平台, Aerojet Rocketdyne则负责开发基于AF-315ME的推进系统,包括1*22N和4*1N的推进器。



此外还有NASA与瑞典ECAPS公司合作的高性能绿色推进(HPGP),ECAPS的1N HPGP推力器已经在SNSB资助的“棱镜”卫星任务中成功进行了3年的在轨飞行验证,被证明可以提供比传统的二元推进肼燃料系统更高的在轨性能。1N HPGP推力器因此获得了Skybox成像公司的一项合同,将用于该公司规划的对地观测卫星星座中。

在另一篇帖子里提到了近几年的新型无毒混合燃料,刚好国内取得突破
航天502所应用无毒推进剂研制成功ADN推进器
来源: 中国航天报         日期:2014/11/26         字体:【大】【中】【小】

近日,中国航天科技集团公司五院502所在空间推进领域取得了新的突破——成功研制出ADN(二硝酰胺,一种化学燃料)推进器组件,标志着我国成为继瑞典之后,世界上第二个成功应用ADN无毒推进剂的国家,表明我国空间无毒推进技术已经达到了国际先进水平。

推进器研制工作一直是我国航天科技领域攻关的重点。ADN推进系统作为单组元推进系统的新成员,具有结构简单的特点。其组件包括储箱、自锁阀、压力传感器、过滤器、电磁阀门、推力器组件及管路等。ADN推进剂在贮存箱中存储,当系统对发动机下达工作指令后,电磁阀门打开,整套系统开始启动。ADN在压力传感器的作用下通过管路,再经过过滤器将其杂质滤除,然后经过电磁阀到达发动机;在发动机的催化床中与催化剂进行作用,之后在燃烧室中进行掺混燃烧生成高温高压燃气,最后从下游的喷管喷出,为整个航天器提供推力。

ADN推进系统与我国目前在轨应用的单组元肼推进系统和双组元推进系统最大的不同,是其应用的推进剂ADN没有毒性。而“单组元”和“双组元”都是针对推进器的燃料种类而言。“单组元”是指以一种燃料为主要推进剂的推进器,目前我国常用的是肼;“双组元”推进剂则为两类,一般为二甲基肼和四氧化二氮。

ADN推进剂所具有的无毒特点为航天器推进系统的应用提供了很大方便。

一直以来,我国航天器推进系统均采用在发射场进行加注的方式。这种加注方式对于人力和成本支出较大,并且加注耗时较长,最少需要两周的时间。采用ADN作为推进剂,因其无毒,推进器可以在厂房内完成加注,这对于航天器整体装配速度和质量的提升都将有所帮助。

同时,由于ADN推进剂无毒,其在载人飞船推进系统应用方面前景广阔。载人飞船在运行过程中,传统推进器当中推进剂一旦发生泄漏,挥发的有毒物质将直接威胁到航天员的人身安全。而用ADN作推进剂,这种潜在的威胁将不会产生。

作为新一代推进剂,ADN具有较高的能量密度。相对于传统的肼推进剂来说,同等重量的ADN推进剂具备更高的能量。

502所推进产品部设计师王梦举例说:“1公斤肼可以帮助卫星调整姿态10次,而1公斤ADN可以帮助卫星调整姿态至少20次。”另外,由于ADN能量密度较高,产生同样的能量所用的剂量要比肼小很多,这也意味着ADN推进器组件的应用也将对航天器自身减重和提高运力大有裨益。

与双组元推进器中安装的100多个零部件相比,ADN推进器组件要简单许多,因此这更便于中低轨道敏捷小卫星、应急卫星的安装和系统可靠性的提高。

“例如,需要在某些没有卫星的受灾地区紧急捕捉现场情况,传统的推进系统不可能在极短时间内被快速安装到卫星上。”王梦说,“而ADN推进器以其结构简单、快速加注的特点能够满足装配卫星在自然灾害或者战时的紧急需求。”

目前,502所研制的ADN推进器组件正品已经交付总体,在不远的将来可实现在轨应用。随着载人航天工程的快速发展,ADN推进器组件将有望被运用于载人飞船当中。同时,随着ADN推进器的广泛应用,我国空间推进技术的无毒时代或将到来。(姚天宇)
http://www.spacechina.com/n25/n144/n206/n216/c784465/content.html

此外,ADN还是一种优良的固体燃料氧化剂,

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2014-11-26 14:01 上传


类似的还有八院空间推进研究所的HB510 绿色推进剂--硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂

PS:
几个类似的国外项目
美国的GPIM项目(Green Propellant Infusion Mission,绿色推进剂验证项目)用于验证美国空军研究实验室(AFRL)开发的硝酸羟胺基单组元推进剂,美军编号AF-315ME。传统的与肼类燃料相比,AF-315ME拥有更高的比冲和密度比冲,操作也更加安全。硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂,溶于水中形成盐溶液,与单组元肼基推进剂相比,比冲增加12%,密度比冲增加60%。

其验证星GPIM将由FH在16年年中搭载发射,Ball Aerospace为GPIM项目提供BCP-100卫星平台, Aerojet Rocketdyne则负责开发基于AF-315ME的推进系统,包括1*22N和4*1N的推进器。



此外还有NASA与瑞典ECAPS公司合作的高性能绿色推进(HPGP),ECAPS的1N HPGP推力器已经在SNSB资助的“棱镜”卫星任务中成功进行了3年的在轨飞行验证,被证明可以提供比传统的二元推进肼燃料系统更高的在轨性能。1N HPGP推力器因此获得了Skybox成像公司的一项合同,将用于该公司规划的对地观测卫星星座中。
二硝酰胺只能当氧化剂吧,怎么当单组元推进剂?
还有最重要的~比冲到底是多少。
二硝酰胺只能当氧化剂吧,怎么当单组元推进剂?
还有最重要的~比冲到底是多少。
上面图里有数据啊,类似的单组元可以做到280秒左右
通过催化剂分解,类似过氧化氢发动机
502属于比较有实力的所了
楠宫萧vn 发表于 2014-11-26 15:35
上面图里有数据啊,类似的单组元可以做到280秒左右
通过催化剂分解,类似过氧化氢发动机
图里的是硝酸羟铵(HAN)不是二硝酰胺(ADN)
分解后再自燃?催化流量根得上吗?
emellzzq 发表于 2014-11-26 17:09
图里的是硝酸羟铵(HAN)不是二硝酰胺(ADN)
分解后再自燃?催化流量根得上吗?
不自燃,在100多度分解过程类似爆炸,类似单基肼基燃料
离子液体?
离子液体?
溶液不都是离子液体吗←_←
溶液不都是离子液体吗←_←
前几年新闻标题那个离子液体推进剂
前几年新闻标题那个离子液体推进剂
你说什么盐溶液不是离子液体?纳米悬浊液才叫牛逼,盐溶液←_←不都是电解质溶液吗……
楠宫萧vn 发表于 2014-11-26 19:48
你说什么盐溶液不是离子液体?纳米悬浊液才叫牛逼,盐溶液←_←不都是电解质溶液吗……
那个标榜自己叫离子液体的新闻,貌似HAN
http://tech.enorth.com.cn/system/2013/05/22/010984517.shtml
据国外媒体报道,从上个世纪70年代进行火箭发射到本世纪初最先进的好奇号火星车任务都在使用较为“原始”的动力,肼依然是目前火箭发射的燃料,该化学物质也被称为联氨。虽然肼可以释放出大量的能量,但是该物质是剧毒的,无论是吸入还是与皮肤接触都会造成损伤,可损害人体肝脏、眼睛,而且运输过程也较为困难,目前主要使用氮气进行密封存储运输。来自美国空军的研究所经过多年探索,科学家已经找到了替代肼的火箭燃料,不仅比肼燃料更加安全,也很环保,燃料释放能量也很高。

  这种新型推进剂是一种离子液体,分子具有一个正电荷或者一个负电荷,并以液体的形式存在。离子液体的特性使得该物质非常安全,有利于运输和存储,但是在此前的实验中,离子液体没有很强的释放能量特点,这意味着当它们燃烧时不会产生推动火箭所需的能量。来自美国空军火箭推进研究小组科学家汤姆·霍金斯认为离子液体将是潜在的火箭燃料来源。当前的离子液体火箭推进剂的专业名称为AF-M315E,以液态的形式呈现,如果用低压处理,就会慢慢蒸发,这意味着离子液体火箭推进剂更加稳定,易燃性低于肼,也很容易处理使用。在毒性方面,AF-M315E仅释放出无毒的气体,比如水蒸气、氢气和二氧化碳等。

  离子液体火箭推进剂AF-M315E的主要成分为羟基硝酸铵,而硝酸铵正是1995年俄克拉何马城爆炸案中炸弹的主要成分,科学家通过添加羟基分子将该物质的熔点降低了100摄氏度左右,这也是离子液体的临界参数。因此,如果要点燃AF-M315E绿色推进剂就显得有些困难,这似乎有悖常理,事实上这个特性意味着AF-M315E燃料在使用上更加安全。当该燃料被点燃时,可以释放出更大的能量,更高的温度会造成目前美国宇航局飞船发动机损坏,对此科学家认为我们应该需要更好的材料,以“抵抗”离子燃料产生的高温。使用这型绿色推进剂的火箭将在2015进行首次测试飞行,如果测试成功,那么将开启一个全新的载人航天时代。

另外,离子液体特指熔盐
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%A6%BB%E5%AD%90%E6%B6%B2%E4%BD%93



看一楼……
GPIM项目(Green Propellant Infusion Mission,绿色推进剂验证项目)用于验证美国空军研究实验室(AFRL)开发的硝酸羟胺基单组元推进剂,美军编号AF-315ME。传统的与肼类燃料相比,AF-315ME拥有更高的比冲和密度比冲,操作也更加安全。硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂,溶于水中形成盐溶液,与单组元肼基推进剂相比,比冲增加12%,密度比冲增加60%。
AF-315ME是水溶液,


acoustics 发表于 2014-11-26 21:54
那个标榜自己叫离子液体的新闻,貌似HAN
http://tech.enorth.com.cn/system/2013/05/22/010984517.shtml ...


看一楼……
GPIM项目(Green Propellant Infusion Mission,绿色推进剂验证项目)用于验证美国空军研究实验室(AFRL)开发的硝酸羟胺基单组元推进剂,美军编号AF-315ME。传统的与肼类燃料相比,AF-315ME拥有更高的比冲和密度比冲,操作也更加安全。硝酸羟铵(HAN)基单组元推进剂,溶于水中形成盐溶液,与单组元肼基推进剂相比,比冲增加12%,密度比冲增加60%。
AF-315ME是水溶液,

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2014-11-27 00:35 上传


楠宫萧vn 发表于 2014-11-27 00:17
看一楼……
GPIM项目(Green Propellant Infusion Mission,绿色推进剂验证项目)用于验证美国空军研 ...
是啊,搜了半天发现就是一楼

ADN HAN 外加 HAP/OTTO 哪个强?
是啊,搜了半天发现就是一楼

ADN HAN 外加 HAP/OTTO 哪个强?
这个还真不清楚,没有相关数据
楠宫萧vn 发表于 2014-11-29 12:11
这个还真不清楚,没有相关数据
HAP/OTTO/水的三组元组合用在鱼雷上多,看成分高氯酸盐应该比硝酸盐的能量高
acoustics 发表于 2014-11-29 16:13
HAP/OTTO/水的三组元组合用在鱼雷上多,看成分高氯酸盐应该比硝酸盐的能量高
肯定是HAP比冲和安全性更高,但是综合起来就不好说了。ADN可以在未来的纯无毒推进系统里充当氧化剂,HAP只能当单组元燃料使用,受限于催化效率还做不大。
奥托II之前测试过,剧毒,不适合上星。
如果今后ADN和HAN基推进剂技术成熟,能否用于导弹的固体火箭发动机推进剂?与NEPE和CL20比哪个更好?
楠宫萧vn 发表于 2014-11-29 20:46
肯定是HAP比冲和安全性更高,但是综合起来就不好说了。ADN可以在未来的纯无毒推进系统里充当氧化剂,HAP ...
HAP在鱼雷上用作氧化剂配合奥托II
鱼雷方面的教材说奥托II毒性还行,肼类才剧毒到没法上舰(类似的还有H2O2太容易炸)。
宇宙囚犯611号 发表于 2014-11-29 21:04
如果今后ADN和HAN基推进剂技术成熟,能否用于导弹的固体火箭发动机推进剂?与NEPE和CL20比哪个更好?
固体状态吸湿性稳定性不好,性能跟NEPE差不多,不如至今最强的CL20
宇宙囚犯611号 发表于 2014-11-29 21:04
如果今后ADN和HAN基推进剂技术成熟,能否用于导弹的固体火箭发动机推进剂?与NEPE和CL20比哪个更好?
ADN可以用于替换NEPE中的氧化剂,性能有相当大的提升。而且不含卤素元素更加绿色环保,特征信号也更低。
NEPE指的是粘结剂,不是氧化剂。
acoustics 发表于 2014-11-29 21:17
固体状态吸湿性稳定性不好,性能跟NEPE差不多,不如至今最强的CL20
ADN是替代AP的,NEPE氧化剂换ADN性能还能提升。
acoustics 发表于 2014-11-29 21:10
HAP在鱼雷上用作氧化剂配合奥托II
鱼雷方面的教材说奥托II毒性还行,肼类才剧毒到没法上舰(类似的还有H ...
肼类是不稳定易爆炸,奥托是剧毒……
那艘宋级应该就是奥托II泄漏引发的事故,教训太深刻了
ADN是替代AP的,NEPE氧化剂换ADN性能还能提升。
CL20似乎不要额外氧化剂,除了贵。。。。。。。。。。。
肼类是不稳定易爆炸,奥托是剧毒……
那艘宋级应该就是奥托II泄漏引发的事故,教训太深刻了
硝酸酯加上少量硝基苯胺能比MMH和NTO毒?
acoustics 发表于 2014-11-29 22:23
CL20似乎不要额外氧化剂,除了贵。。。。。。。。。。。
NEPE换氧化剂后还是很有前途的,虽然依旧不便宜。
ADN替换AP应该首先用在民用火箭上,环保啊……军用就得慢慢等了……
好消息,祝天朝航天事业不断取得进步!
NEPE换氧化剂后还是很有前途的,虽然依旧不便宜。
ADN替换AP应该首先用在民用火箭上,环保啊……军用就 ...
民用用不起ADN
adn是固体啊,是如何变成液体燃料的。。。而且我第一次看到这玩意是在一本讲炸药的书上,所以总觉得这玩意好危险。。。
这东西技术含量在哪里,有什么需要突破的
adn是固体啊,是如何变成液体燃料的。。。而且我第一次看到这玩意是在一本讲炸药的书上,所以总觉得这玩意 ...
溶液啊,这类燃料都是混合燃料
卫星上用~~~~~还有kkv
能用在未来的上面级不  ???
一、这个是常温的燃料?

二、性能比偏二甲肼高出很多?

三、也是混合就直接燃烧?
看样子这个ADN是用作氧化剂了

那配合的燃烧剂是啥啊 ?
比起液氢液氧咋样,是给上面级用的吗
acoustics 发表于 2014-11-29 22:23
CL20似乎不要额外氧化剂,除了贵。。。。。。。。。。。
cl20本身就是氧化剂
听听大神 发表于 2014-11-26 15:50
502属于比较有实力的所了
五院内部号称万能分系统。

非常强势,可以跟总体叫号的所
看样子这个ADN是用作氧化剂了

那配合的燃烧剂是啥啊 ?
ADN分裂过程就类似燃烧,需要加燃料的是HAP
比起液氢液氧咋样,是给上面级用的吗
和氢氧燃料不是一个概念,这是RCS系统用的
一、这个是常温的燃料?

二、性能比偏二甲肼高出很多?



催化剂催化,类似单元组燃料,不是偏二甲肼四氧化二氮这种双组元燃料