检索结果-内蒙古大学图书馆

推进技术 2007年第6期28卷 679-682页

作者：侯大立赵万生康小明上海交通大学机械与动力工程学院上海200030

点火回路引燃脉冲等离子体推力器的主电容放电,是推力器的关键部分之一,其性能直接影响到推力器运行的成败。实验设计了脉冲等离子体推力器的点火电路和同轴型、钩型、平行电极型三种结构的火花塞。在此基础上,获得了三种火花塞的充电... 详细信息

点火回路引燃脉冲等离子体推力器的主电容放电,是推力器的关键部分之一,其性能直接影响到推力器运行的成败。实验设计了脉冲等离子体推力器的点火电路和同轴型、钩型、平行电极型三种结构的火花塞。在此基础上,获得了三种火花塞的充电电压、放电电流及点火情况。结果显示,平行电极型的点火效果最佳。最后分析了三种火花塞的点火机理,获得了较好放电性能的火花塞结构形式,为脉冲等离子体推力器的稳定运行提供了重要的依据。

关键词：脉冲等离子体推力器火花塞点火器

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脉冲等离子体推力器电磁辐射干扰诊断

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高电压技术 2008年第6期34卷 1244-1248页

作者：李自然周进吴建军国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

脉冲等离子体推力器(PPT)是一种PPT以脉冲方式工作的适用于微小卫星姿轨控系统的空间电磁推进系统,为了研究其在工作过程中因瞬间高压放电而产生的严重电磁干扰(EMI),论述了PPT的EMI产生机理,分析了PPT电磁辐射干扰感应电压频谱;通过一... 详细信息

脉冲等离子体推力器(PPT)是一种PPT以脉冲方式工作的适用于微小卫星姿轨控系统的空间电磁推进系统,为了研究其在工作过程中因瞬间高压放电而产生的严重电磁干扰(EMI),论述了PPT的EMI产生机理,分析了PPT电磁辐射干扰感应电压频谱;通过一种简易短单极杆状天线和霍尔探针对PPT电磁辐射干扰进行了诊断,分别测量了PPT点火电路和主放电电路EMI信号电磁场分布,研究PPT电磁辐射干扰的分布规律;并结合地面试验的实际,提出了相应的的电磁兼容方案。研究表明:PPT辐射EMI是一种低频非周期性电磁脉冲,在其作用范围内,如不采取措施,会对周边电子设备造成损害。

关键词：脉冲等离子体推力器电磁干扰电磁脉冲电磁兼容诊断实验

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脉冲等离子体推力器羽流的粒子模拟

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国防科技大学学报 2008年第6期30卷 6-9页

作者：尹乐周进杨乐李自然国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型... 详细信息

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型相结合,一体化模拟NASA Glenn PPT羽流,对不同出口偏转角的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较。计算结果显示引入出口速度的偏转角提高了模型的羽流扩散能力,羽流的扩散角是影响羽流的一个主要因素。

关键词： DSMC/PIC流体混合算法一维MHD放电模型脉冲等离子体推力器羽流

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脉冲等离子体推力器电磁加速机理数值研究

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中国空间科学技术 2020年第4期40卷 11-21页

作者：杨三祥刘超王尚民冯杰陈娟娟吴辰宸贾艳辉郭宁耿海兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

为了对脉冲等离子体电磁加速机理有清晰的认识,为后续推力器性能的优化和产品的小型化提供理论基础,需要对脉冲等离子体推力器的特性进行数值研究。利用包含电容、电感、平行板电极、等离子体的一维集成电路模型,开展了脉冲等离子体推... 详细信息

为了对脉冲等离子体电磁加速机理有清晰的认识,为后续推力器性能的优化和产品的小型化提供理论基础,需要对脉冲等离子体推力器的特性进行数值研究。利用包含电容、电感、平行板电极、等离子体的一维集成电路模型,开展了脉冲等离子体推力器的数值模拟研究。通过改变初始放电电压和电极间距的大小,系统地研究了脉冲等离子体推力器的初始放电电压、电极间距对推力器电磁加速的影响。结果表明,在其他参数不变的情况下,推力器的推力、比冲、元冲量,以及等离子体的密度、温度随推力器初始放电电压的增加而增加;同样,增加电极间距也能够提高推力器的推力、比冲;然而,电极间的阻抗会随电极间距的增加而增加,导致推力器的点火难度也随之增加,因此脉冲等离子体的电极间距存在一个最优值。

关键词：电推进脉冲等离子体推力器数值研究电磁加速洛伦兹力

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脉冲等离子体推力器放电电离特性的数值研究

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固体火箭技术 2016年第2期39卷 194-200页

作者：杨磊刘向阳汤海滨黄玉平王宁飞北京精密机电控制设备研究所北京100076 北京航空航天大学宇航学院北京100191 北京理工大学宇航学院北京100081

推进剂烧蚀产物的电离过程直接制约着等离子体的产生及其特性,是决定脉冲等离子体推力器(PPT)工作效能的关键因素。为了准确描述PPT放电电离特性,提出了基于热化反应的烧蚀边界层和等离子层耦合模型,并以LES-6 PPT为例进行数值研究,揭... 详细信息

推进剂烧蚀产物的电离过程直接制约着等离子体的产生及其特性,是决定脉冲等离子体推力器(PPT)工作效能的关键因素。为了准确描述PPT放电电离特性,提出了基于热化反应的烧蚀边界层和等离子层耦合模型,并以LES-6 PPT为例进行数值研究,揭示了脉冲电流激励下PTFE烧蚀与离子化过程所产生的多种组分在放电室内时空分布特性。结果表明,烧蚀并电离出的等离子体主要以一阶电离形式存在,其中C、F元素的离子化区域分别集中在上、下游放电通道内;高度电离且短期存在的C、F离子(二价和三价)主要出现在放电初期;等离子体各种组分浓度的峰值时刻与羽流实验数据基本吻合。该研究为探究PPT放电能量分配及损失机理提供了理论参考。

关键词：电推进脉冲等离子体推力器烧蚀电离

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脉冲等离子体推力器羽流的混合粒子仿真研究

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系统仿真学报 2011年第3期23卷 456-459,464页

作者：尹乐周进杨乐吴建军李自然李洁国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073 陆军航空兵学院北京101123

目前微小卫星正在积极的发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将一维MHD双温放电模型用于DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混... 详细信息

目前微小卫星正在积极的发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究。将一维MHD双温放电模型用于DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法模拟PPT羽流的入口条件计算,一体化模拟实验室PPT羽流,对不同电容情况下的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较。计算结果显示高电容下带来更高的质量流量,更高的中性粒子的含量,同时返流的影响域更广。在推力器入口附近,CEX碰撞与一般碰撞形式共同存在,且频率很高,在羽流外围,CEX碰撞成为碰撞的主要形式。

关键词： DSMC/PIC流体混合算法一维双温放电模型脉冲等离子体推力器羽流

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脉冲等离子体推力器放电电离二维PIC建模与仿真

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空间控制技术与应用 2018年第2期44卷 67-72页

作者：刘祺杨磊黄玉平郑再平赵絮北京精密机电控制设备研究所北京100076

针对脉冲等离子体推力器(PPT)的放电过程,利用粒子网格-蒙特卡洛(PIC-MCC)方法建立仿真计算模型.以LES-6 PPT为例,加入电离碰撞进行电离仿真.通过粒子运动碰撞与电磁场耦合仿真计算得到电流与电路总电阻的变化规律,揭示了PPT放电过程中... 详细信息

针对脉冲等离子体推力器(PPT)的放电过程,利用粒子网格-蒙特卡洛(PIC-MCC)方法建立仿真计算模型.以LES-6 PPT为例,加入电离碰撞进行电离仿真.通过粒子运动碰撞与电磁场耦合仿真计算得到电流与电路总电阻的变化规律,揭示了PPT放电过程中等离子体密度分布情况.通过对比不加入粒子预分布与加入粒子预分布的两种条件下的计算结果,得到了加入粒子预分布使带电粒子密度计算结果更接近实验结果的结论.根据PPT的工作过程,在放电之前推力器内存在等离子体,所以在仿真研究中应进行粒子的预分布.文中的研究方法对PPT的粒子方法模拟具有一定的参考意义.

关键词：脉冲等离子体推力器 PIC-MCC方法烧蚀电离过程

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改进型机-电模型及脉冲等离子体推力器能量转化效率分析

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物理学报 2024年第21期73卷 177-189页

作者：杨楠楠王尚民张家良温小琼赵凯大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室大连116024 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000

最初机-电模型是针对电磁轨道炮的电磁加速过程提出的,脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)的工作原理也是通过电磁加速产生元冲量,因此机-电模型是PPT能量转化及元冲量产生机制的主要理论分析工具之一.但是作为PPT放电回... 详细信息

最初机-电模型是针对电磁轨道炮的电磁加速过程提出的,脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)的工作原理也是通过电磁加速产生元冲量,因此机-电模型是PPT能量转化及元冲量产生机制的主要理论分析工具之一.但是作为PPT放电回路一部分的等离子体通道,其几何形态与目前机-电模型的电流片模型存在明显差异.PPT放电通道在离开推进剂表面向外喷出过程中多呈现弯曲形状,并不断变化,而非平直片状.结合PPT放电通道的实际形态,本文提出了PPT放电通道的二维形态电流片模型,建立基于二维电流片的改进型机-电模型.通过分析放电通道受力情况以及电磁加速过程,推导了PPT羽流的电磁加速动能与放电回路电感量随时间演变函数的关系.针对机-电模型电路方程,提出了分段拟合PPT放电波形获得回路电感量随时间演变函数的算法.形成了基于PPT放电波形分析得到羽流电磁加速动能的计算方案.将改进型机-电模型应用于PPT样机能量转化效率评价,通过分析PPT放电能量转化过程阐释了PPT机-电转化效率低的原因,提出了提高PPT机-电效率的一种探索思路.

关键词：脉冲等离子体推力器改进型机-电模型机-电效率羽流动能

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用于脉冲等离子体推力器烧蚀过程仿真的新型机电模型

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物理学报 2013年第21期62卷 19-25页

作者：张华吴建军张代贤张锐何振国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

用于脉冲等离子体推力器(PPT)工作过程仿真的一维机电模型,具有模型简单、计算周期短等优点,在PPT设计过程中得到了广泛应用.本文针对机电模型假设工质烧蚀质量为常数和不考虑烧蚀过程这一局限,提出了一种采用Teflon一维烧蚀模型计算工... 详细信息

用于脉冲等离子体推力器(PPT)工作过程仿真的一维机电模型,具有模型简单、计算周期短等优点,在PPT设计过程中得到了广泛应用.本文针对机电模型假设工质烧蚀质量为常数和不考虑烧蚀过程这一局限,提出了一种采用Teflon一维烧蚀模型计算工质烧蚀质量的改进模型,并以LES-6 PPT为研究对象进行了仿真.通过与LES-6 PPT实验数据进行对比,仿真结果与实验数据符合,充分验证了模型的可靠性.此模型能够对Teflon工质在PPT工作过程中的温度变化和烧蚀过程进行仿真,弥补了机电模型忽略烧蚀过程对仿真结果所造成的影响,同时,此模型依然保持了机电模型简单易于实现的优点,对于脉冲等离子体推力器的设计具有重要意义.

关键词：脉冲等离子体推力器机电模型烧蚀模型数值仿真

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脉冲等离子体推力器工作过程及其效率的研究

脉冲等离子体推力器工作过程及其效率的研究

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作者：侯大立上海交通大学

学位级别：博士

传统的化学推进比冲低、质量大、结构复杂，极大地限制了它在微小卫星上的应用。从上世纪六十年代兴起的脉冲等离子体推力器是一种小推力电磁式电推力器，具有比冲高、质量小等优点，可应用于微小卫星的姿态控制、轨道转移和提升、轨道... 详细信息

传统的化学推进比冲低、质量大、结构复杂，极大地限制了它在微小卫星上的应用。从上世纪六十年代兴起的脉冲等离子体推力器是一种小推力电磁式电推力器，具有比冲高、质量小等优点，可应用于微小卫星的姿态控制、轨道转移和提升、轨道修正、阻力补偿、位置保持、重新定位和离轨处理等任务。本文在国内外研究的基础上，研制了脉冲等离子体推力器并对其进行了深入研究。脉冲等离子体推力器的缺点是效率较低。为了研究推力器的工作过程及其效率，在综合国内外文献的基础上，以平行电极型脉冲等离子体推力器为设计目标，探索了可行的脉冲等离子体推力器技术方案，建立了包括控制系统、电源系统、点火系统及推力器本体在内的脉冲等离子体推力器实验样机，实现了推力器的电极结构、放电频率、放电电压、放电能量等参数可调。其中，控制系统采用了单片微处理器取代传统的定时器，提高了控制能力;点火系统分别采用了金属火花塞和自主设计的半导体火花塞进行了测试，并取得了良好的效果。为了研究推力器的性能，建立了包括放电电流、电压检测、微推力测量的实验平台。针对放电电流峰值大、脉冲短的特点，研制了采用Rogowski线圈的放电电流测量系统。针对脉冲等离子体推力器推力小(<1mN)的特点，设计并校准了标靶实验台，对脉冲等离子体推力器的推力进行了测量。针对脉冲等离子体推力器效率低的问题，对推力器的工作过程进行了深入研究。从新的观点出发，对粒子的加速过程进行了描述，提出脉冲等离子体推力器运行过程中的二次加速机制，即将加速过程分为电热、电磁两个阶段。第一阶段发生在放电初期，推进剂被烧蚀、离化，在内、外压差的作用下，产生以电热加速占主导的第一次加速。大粒子和中性粒子即产生在这一阶段。在第二阶段，即离开推进剂表面烧蚀区域的电磁加速阶段，获得初速度的带电粒子在电磁场的作用下被二次加速，而中性粒子由于不带电不能获得二次加速。要提高推力器的效率，应根据不同的阶段采取相应的措施提高加速效果。对脉冲等离子体推力器的两个加速阶段进行了描述与理论建模。对电热加速进行的描述和建模有助于从设计的角度改善电热加速，提高推力器的性能。对推力器电磁加速运行过程中的等效LRC简化电路进行了建模，分析了影响推力器性能的电感、电阻分量，建立了设计参数与电磁加速的关系，为电磁加速性能的提高奠定了理论基础。研究了放电到粒子加速过程的能量转换及推进剂加速机制，对运行过程中的推力器能量损失、推进剂损失进行了分析。为了对本文提出的加速机制进行实验验证，进行了脉冲等离子体推力器的性能测试，建立了推力器的设计参数如充电电压、放电能量、电极间距等与性能参数如推力、元冲量、比冲、效率等的关系。本文还对脉冲等离子体推力器的等效电路模型进行了实验验证，计算了不同设计参数下的等效电感和等效电阻值，并基于等效电路模型，根据基尔霍夫定律和能量守恒定律，初步获得了电磁加速效率和电热加速效率的估算模型。针对推力器的电热加速效率低的缺点，基于二次加速机制和电热加速模型，将传统的化学推进与电推进原理相结合，设计了新型带陶瓷喷嘴结构的脉冲等离子体推力器。对新型陶瓷喷嘴电极的推力器的测试结果显示，这种推力器与传统结构的平行电极推力器相比，推力提高了18％，比冲提高了17％，效率提高了20％以上。实验结果验证了本文所提出二次加速机制的合理性。

关键词：脉冲等离子体推力器工作过程

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