检索结果-内蒙古大学图书馆

推进技术 2022年第6期43卷 416-422页

作者：段朋振李益文翟旭升张圣武空军工程大学航空机务士官学校河南信阳464000 空军工程大学等离子体动力学重点实验室陕西西安710038

为探究不同气体条件下螺旋波电推进器等离子体源的放电特征,开展了氩气、氦气和氮气放电的光谱诊断实验研究。氩气和氦气为工质气体的放电条件下,部分波长谱线相对强度随功率的增加而增强,且斜率出现两次跳变,考虑是螺旋波放电过程中的... 详细信息

为探究不同气体条件下螺旋波电推进器等离子体源的放电特征,开展了氩气、氦气和氮气放电的光谱诊断实验研究。氩气和氦气为工质气体的放电条件下,部分波长谱线相对强度随功率的增加而增强,且斜率出现两次跳变,考虑是螺旋波放电过程中的模式转换,即容性向感性、感性向波模式的转换。三种工质气体,在较低的压强下,各谱线强度均随压强增大而迅速增强,但氩气放电下压强继续增大达到1.0Pa以后,谱线强度增强趋势变缓甚至达到“饱和”状态,而氦气和氮气放电下压强增大到0.5~0.65Pa,谱线强度出现降低趋势,氦气和氮气放电强度对压强更为敏感。

关键词：电推进器螺旋波等离子体放电实验工质气体发射光谱法

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基于挠性梁结构的电推进器推力测量方法研究

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核技术 2024年第5期47卷 91-101页

作者：王洛麒郑金星刘海洋李飞孟东东陆玉东杜宜凡唐卓尧吴涛史佳明中国科学技术大学合肥230026 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室北京100190 北京工业大学机械与能源工程学院北京100124

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生... 详细信息

电推进系统在空间任务中相比于传统化学燃料推进工作寿命更长、燃料消耗更低,在近年来备受关注。但基于可控核聚变思想研发的高功率霍尔效应电推进器,其推力很难测量,原因在于这些电推进器需要在高温环境下电离推进剂,所以工作时会产生高温等离子体羽流,导致传统推力测试方法无法准确测量其推力。推进器推力的准确测量直接关系到航天器姿态以及轨道保持的控制精度,因此必须在地面测试中准确地测量推力。本文设计并搭建了一套基于挠性梁结构的推力测量平台,可以在高温环境下测量电推进器产生的推力。实验结果表明,以可变比冲磁等离子体火箭为例,在中心磁场强度0.2 T、质量流率为20 mg·s-1的工况下,实时测得电推进器推力为266.5 mN,证明了测量平台的可行性,为后续电推进器推力测量实验提供参考。

关键词：电推进器可控核聚变等离子体挠性梁推力测量

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电推进器冷阴极中和电子源研究

电推进器冷阴极中和电子源研究

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作者：吕一帆电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代航天技术的不断发展,航天器的种类和用途也不断增加。微纳卫星由于其良好的经济效应,以及工作能力更强的编队工作模式,得到了更多的发展和关注。电推进器,是一种能够产生μNmN量级推力且连续可调的空间推进装置,具有比冲高,推力... 详细信息

随着现代航天技术的不断发展,航天器的种类和用途也不断增加。微纳卫星由于其良好的经济效应,以及工作能力更强的编队工作模式,得到了更多的发展和关注。电推进器,是一种能够产生μNmN量级推力且连续可调的空间推进装置,具有比冲高,推力小,寿命长的特点,非常契合微纳卫星在轨工作需求。但是,电推进器在工作过程中排出的等离子体可能附着在卫星表面,造成卫星性能退化等问题,这被称为羽流污染。为了解决电推进器中的羽流污染问题,微纳卫星急需荷载小、体积小、发射电流大、功耗低、长寿命的中和电子源,对正离子进行中和。本文采用钼尖锥场发射阵列阴极作为中和器的电子源,使用有限元电磁场仿真软件OPERA-3D进行整体结构、磁偏转系统结构的模拟和仿真,最终制备出结构简单,发射稳定,抗污染能力强的电推进器冷阴极中和电子源,并进行相关测试。主要的内容和结论有:冷阴极阵列的设计制备:为了得到体积小、发射能力强的冷阴极发射基片,本文分析热门冷阴极发射材料的性质,选择最适合本文使用的材料;进行发射阵列的结构设计,分析了内栅型阴极发射阵列的制备工艺和方法;重点针对牺牲层蒸镀角和剥离时间对尖锥形貌的影响进行了探讨,形成了较理想的阴极制备参数;最后,对阴极阵列的性能进行测试,衡量了冷阴极阵列的发射能力。冷阴极中和电子源结构仿真与优化:利用电磁场仿真软件OPERA-3D进行中和电子源的结构设计与优化仿真;针对阴极抗污染问题,提出了磁偏转结构进行规避的方法;对电子源各部分结构分别进行讨论,得到电子束轨迹良好的结构设计参数。冷阴极中和电子源的组装与测试:按照模拟结果设计零件,并加工,组装测试电路,提出可靠地测试方法,并对在实际使用中出现的误差进行分析。最后得到了总体大小28mm×28mm的器件,在提供800V阳极电压,120V栅极电压时,可得到512μA的发射电流,电子束偏转轨迹几乎90°的冷阴极中和电子源。

关键词：冷阴极电推进器中和器场致发射磁偏转

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基于轴对称IFE-PIC-MCC模型的电推进器栅极数值模拟

基于轴对称IFE-PIC-MCC模型的电推进器栅极数值模拟

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作者：曹德芃哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

目前随航天事业不断发展，对飞行器的动力装置提出了更高要求。电推进器凭借其独特优势，已逐渐成为重要的动力装置。栅极结构是电推进器中加速等离子体的关键结构，对栅极的深入研究势在必行。数值模拟成本低，可研究微观现象，并可为... 详细信息

目前随航天事业不断发展，对飞行器的动力装置提出了更高要求。电推进器凭借其独特优势，已逐渐成为重要的动力装置。栅极结构是电推进器中加速等离子体的关键结构，对栅极的深入研究势在必行。数值模拟成本低，可研究微观现象，并可为栅极结构设计提供数据预言和理论支持，是研究栅极结构的有效方法。故本文针对电推进器栅极结构设计了一套模拟算法，用于研究电推进器单孔栅极中等离子体的运动规律和不同工况下的栅极性能对比。　　首先，确定一种用于模拟栅极中等离子体运动的算法。浸入式有限元分析（IFE）可用于求解栅极中电势分布，可以有效解决界面单元问题，简化网格;质点网格法（PIC）可用于模拟等离子体在栅极中运动，可以增加计算效率;轴对称方法可用于设置栅极几何形状，突破了笛卡尔坐标系下只能模拟单个截面的限制;栅极结构中存在大量碰撞反应并对等离子体运动有重要影响，而过往的研究者忽略了碰撞反应，所以本文在前人基础上加入蒙特卡洛碰撞算法（MCC）模拟粒子在栅极中的碰撞反应;栅极工作时，屏栅极和加速栅极会自发缓慢产生鞘层电压和自偏置电压，并逐渐达到平衡。过往学者研究栅极时将理论平衡值直接赋值于程序中，与真实物理模型不符。本文提出了一种电压自洽计算算法，用于模拟两电压自发形成稳定值的过程。所以综合上述算法优势，确定采用电压自洽轴对称IFE-PIC-MCC模拟算法对电推进器栅极结构展开研究。　　其次，研究等离子体在栅极中的运动规律。对电推进器大区域单孔栅极展开数值模拟。两电压模拟平衡值分别为26 V，24.5 V，与计算平衡值相匹配，自洽模型可靠;栅极中，仅当正弦射频信号达到波底时，电子才能逃逸至下游，其余时刻均被推回上游;在下游存在大量碰撞离子;入射粒子在下游能量为1044 eV，两种碰撞粒子在下游能量为711.92 eV，482.98 eV。结果表明：粒子碰撞反应对栅极中等离子体运动规律有较大影响;栅极可以完成间接性引出电子，持续性引出离子，并将离子加速的功能。　　最后，研究不同工况下栅极性能分析。栅极性能主要考虑三方面：离子速度，羽流聚焦情况，栅极腐蚀样貌。腐蚀失效是栅极结构的一种主要失效形式，受射频信号影响并影响栅极工作性能。改变射频信号的频率，电压，形状并分别输出各工况云图。频率低至5 MHz时，左侧腐蚀最高达到3个单位长度，频率增大时，左侧腐蚀降低至0.5个单位长度以内;电压低至600 V时，左侧被完全腐蚀，电压增大时，下游离子速度上升，左侧腐蚀深度降低至0.4个单位长度以内，但会一定幅度增大孔内壁和栅极右面腐蚀。结果显示：高频会提高栅极性能，高压会提高下游离子速度，但会增大腐蚀。过低频率和过低电压会导致严重破坏，需避免。　　综合上述模拟可得：等离子体在栅极中的运动规律以及不同工况对栅极性能和栅极腐蚀的影响，这为研究等离子体微观运动和栅极的参数选择提供了仿真依据和数据支撑。是研究电推进器的重要一环。

关键词：航天器电推进器栅极结构浸入式有限元分析质点网格法蒙特卡洛碰撞算法

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离子液体微型电推进器三维仿真与性能分析

离子液体微型电推进器三维仿真与性能分析

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作者：程世豪南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着航天技术进步,微小卫星在空间探测等领域具有广阔的应用前景,传统的喷气或化学推进方式已无法满足微小卫星姿态调整和轨道控制要求。以电喷射原理为基础的离子液体微型电推进器具有比冲高、推力小、可提供微小精准冲量等优点,可以... 详细信息

随着航天技术进步,微小卫星在空间探测等领域具有广阔的应用前景,传统的喷气或化学推进方式已无法满足微小卫星姿态调整和轨道控制要求。以电喷射原理为基础的离子液体微型电推进器具有比冲高、推力小、可提供微小精准冲量等优点,可以满足我国未来借助微小卫星实现大范围空间环境特征探测的需求,目前迫切需要对其进行优化设计,以尽快实现航天应用。本文总结和比较了国外电喷射推进器常见的工作模式,包括滴落、微滴滴落和锥-喷流等六种模式。以锥-喷流模式下的离子液体电推进器为分析对象,通过球谐函数求解拉普拉斯方程得到喷射尖端圆锥等势面的电场分布,同时结合杨-拉普拉斯方程求解喷射液面表面张力,从理论上证实了等势圆锥形液面的半顶角必须为49.3°才能保持平衡,与现有实验观测结果一致。论文采用COMSOL有限元仿真软件建立了国内首个三维离子液体微型电推进器仿真模型。通过对网格单元参数优化和设置非线性时间步长,提高了模型计算精度和运算速度。在不考虑喷射粒子间相互作用力的前提下,模型使用粒子追踪方法模拟了粒子从液面发射到离开电推进器的全过程,计算得到喷射粒子的散射半角、角向电流密度分布、总发射电流等关键参数。在该模型基础上,计算得到离子液体电推进器的推力和启动电压,并且与实验结果进行了比较,其结果表明模型计算值和实验值误差不超过10%。本文进一步分析了离子液体推进器的板间距、提取电极孔径等微观结构参数对启动电压的影响,发现启动电压的降低途径有:降低板间距和提取电极孔径、减小毛细管厚度和阵列密度、增加毛细管内径和毛细管长度。分析结果可为离子液体推进器的优化设计提供理论指导。此外,本文结合离子液体电推进器基本工作原理和现有工艺水平,初步讨论了离子液体推进器的制作方法,并使用激光加工工艺制作了两种离子液体推进器原理演示实物模型。本文为离子液体推进器的优化设计奠定了理论基础,提供了准确直观的三维仿真模型,并与实验数据进行对比验证,其结果基本一致。该模型可以快速计算不同设计条件下,离子液体微型电推进器的基本性能参数,包括启动电压、发射电流、推力等,因此为离子液体电推进器的性能优化和理论分析提供重要的技术支撑。

关键词：电推进器离子液体有限元仿真泰勒锥启动电压

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电推进器在GEO静止卫星上的安装策略

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真空 2014年第2期51卷 70-73页

作者：田立成赵成仁孙小菁兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室兰州730000

电推进器相对于化学推进器具有高比冲、小推力、长寿命、能重复启动和高的控制精度等优点而成为各国研究的热点。随着世界范围内电推进技术的蓬勃发展,电推进器已成为同步轨道(GEO)静止卫星的南北位置保持的标准配置。电推进器在卫星上... 详细信息

电推进器相对于化学推进器具有高比冲、小推力、长寿命、能重复启动和高的控制精度等优点而成为各国研究的热点。随着世界范围内电推进技术的蓬勃发展,电推进器已成为同步轨道(GEO)静止卫星的南北位置保持的标准配置。电推进器在卫星上的不同安装策略对电推进器与整星之间的兼容性有着重要影响,要保证电推进器与GEO静止卫星集成后两者之间的可靠兼容。因此,研究电推进器在GEO静止卫星上的安装策略很有必要。本文研究了分别在三轴稳定卫星的太阳电池阵列上和卫星星体上安装电推进器时电推进器的安装布局,为GEO静止卫星电推进器的安装布局提供解决策略,从而为卫星结构设计提供参考。

关键词：电推进器 GEO卫星安装策略

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日本成为研制电推进器明星

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国外空间动态 1985年第5期 12-14页

作者：王凤台

十年多来由AIAA、西德航宇研究院和日本航空与空间科学协会联合召开了一系列国际电推进器会议,今年5月28～31日又在东京继续举行会议。这次会议的全部组织、计划及过程都是在航空与空问科学协会东京大学ltsurokimura主席指导下进行的。... 详细信息

十年多来由AIAA、西德航宇研究院和日本航空与空间科学协会联合召开了一系列国际电推进器会议,今年5月28～31日又在东京继续举行会议。这次会议的全部组织、计划及过程都是在航空与空问科学协会东京大学ltsurokimura主席指导下进行的。这次会议包括14个技术会议(共85篇论文),对元件的详细设计到电推进系统的应用都进行了

关键词：离子推进器美国空间科学航空会议美利坚合众国北美洲电推进器飞行试验试飞电推进系统电火箭发动机日本

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电推进器羽流发散角测量装置

电推进器羽流发散角测量装置

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作者：董学江贾军伟王青青武宇婧李耀 100086 北京市海淀区知春路82号1001室

本发明涉及电推进器羽流发散角测量装置，基于高精度的三维移动平台可以采用空间三维连续采集，通过增加多维度数据量提高数据可靠性。区别于当前单个传感器环形扫描或者多个传感器柱形扫描，单次只能实现一个轴向距离的数据采集，在需... 详细信息

标准号: CN117969923A

本发明涉及电推进器羽流发散角测量装置，基于高精度的三维移动平台可以采用空间三维连续采集，通过增加多维度数据量提高数据可靠性。区别于当前单个传感器环形扫描或者多个传感器柱形扫描，单次只能实现一个轴向距离的数据采集，在需要多个轴向距离的采集数据和单次长时电推进实验中多有不便，造成数据缺失。本发明装置采用高频数据采集和高精度三维的移动平台，实现了空间三个维度的高密度采集，最大程度地满足测量数据多维度的测量需求，而极多的数据采集点和更高的采集频率使得采集的数据更为详实，极大提高测试结果的可靠性。

关键词：轴向距离采集三维三维移动平台单个传感器多维度数据发散角测量数据采集点数据可靠性最大程度地采集频率采集数据测量数据测量需求电推进器高频数据环形扫描连续采集数据采集数据缺失移动平台柱形扫描电推进多维度传感器维度羽流

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X-37飞行器在轨验证了第二代电推进器

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飞航导弹 2015年第8期 2-2页

作者：周军车易

目前，美国航空喷气发动机-洛克达因公司已经完成改进型XR-5霍尔效应推进器（也称XR-5A）的在轨验证，此次测试在执行第四次太空飞行任务的X-37上进行。

关键词：电推进器验证第二代飞行器航空喷气发动机霍尔效应飞行任务改进型

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一种高可靠性无叶电推进器

一种高可靠性无叶电推进器

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作者：王学锋武成菲刘丹 710000 陕西省西安市高新区科技三路57号融城云谷A座1207

本发明一种高可靠性无叶电推进器涉及电推进器技术领域，具体地说是一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体，发动机壳体内固定连接有中空柱状气筒，所述气筒的周面上固定设置有若干个中空进气柱，所述进气柱沿气筒的周向均... 详细信息

标准号: CN112977847A

本发明一种高可靠性无叶电推进器涉及电推进器技术领域，具体地说是一种高可靠性无叶电推进器，包括中空柱状发动机壳体，发动机壳体内固定连接有中空柱状气筒，所述气筒的周面上固定设置有若干个中空进气柱，所述进气柱沿气筒的周向均布；发动机壳体上固定设置有若干个中空的进气通道，进气通道靠近进气口的一端为气筒进气端，进气通道上设置有防水装置；本发明的整体结构简单没有特别复杂的机械结构，维护方便可以节约维护成本，拥有多个动力源可以提高发动机的稳定性，动力源随着所需推力的大小进行增减，可以大规模批量化运用，其中内置矢量风扇还可以提高安全性能，整个过程不使用燃油可以极大程度上减少污染，也可以一定程度上降低噪音。

关键词：气筒电推进器进气通道发动机壳体高可靠性固定设置中空柱状动力源进气柱进气口安全性能发动机壳防水装置机械结构减少污染降低噪音维护方便周向均布矢量进气端批量化中空的风扇中空内置发动机体内节约维护

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