基于发射光谱法监测小功率霍尔推力器通道侵蚀

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作者 习薇 邹纫秋 +4 位作者 郑博文 朱悉铭 宁中喜 贾军伟 于达仁 《哈尔滨工业大学学报》 北大核心 2025年第5期67-76,共10页

分析霍尔推力器在工作过程中陶瓷通道壁的侵蚀特性,对评估霍尔推力器的性能和寿命具有重要意义。传统的侵蚀评价方法主要依靠对侵蚀深度的测量,这种方法耗时长、无法提供在线实时监测以及多工况监测。为此,首先,利用具备非侵入式、原位... 分析霍尔推力器在工作过程中陶瓷通道壁的侵蚀特性,对评估霍尔推力器的性能和寿命具有重要意义。传统的侵蚀评价方法主要依靠对侵蚀深度的测量,这种方法耗时长、无法提供在线实时监测以及多工况监测。为此,首先,利用具备非侵入式、原位在线特点的发射光谱法对霍尔推力器工作过程中侵蚀情况进行监测,成功监测到硼原子信号。然后,利用先进光度法基于硼原子谱线与氙原子谱线比,以及基于氙原子碰撞辐射模型计算的电子温度,对不同工况下硼原子约化浓度进行计算。结果表明,硼的约化浓度随着质量流量和电压的增大而增大,而磁场强度对硼约化浓度的影响较复杂,还需进一步研究。采用发射光谱法和先进的光度法可以实时和原位高效地评估不同操作条件下航空航天设备的侵蚀特性,对深空探测和引力波探测等关键应用中推力器的设计和寿命优化等具有指导作用。 展开更多

关键词 小功率霍尔推力器 发射光谱法 先进光度法 侵蚀产物浓度

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低功率平板型霍尔推力器等离子体束流加速机制研究

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作者 薛舒文 苗鹏 +3 位作者 王伟宗 刘伟 李亦非 张广川 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期269-278,共10页

为揭示平板型霍尔推力器的束流加速机理,并以此为基础提供推力器的性能优化方法,本文采用法拉第探针、E×B探针及推力架实验系统研究了平板型霍尔推力器在不同工况下的束流特性及推力器性能参数变化规律,并利用粒子网格法仿真获得... 为揭示平板型霍尔推力器的束流加速机理,并以此为基础提供推力器的性能优化方法,本文采用法拉第探针、E×B探针及推力架实验系统研究了平板型霍尔推力器在不同工况下的束流特性及推力器性能参数变化规律,并利用粒子网格法仿真获得了微观等离子体放电特征参数分布规律。研究表明,平板型霍尔推力器束流呈现出特有的“山”字形形貌,束流发散半角在所测量流量下约为70°,且随流量增大而增大,而电离加速区域分离的过程导致束流离子能量随流量增大先增大后减小。性能测试结果显示,平板型霍尔推力器随流量增大多价电离显著,电压利用率和工质利用率的提高平衡了电流利用率和束流发散效率的降低,使得其比冲和阳极效率随流量增大而提高。 展开更多

关键词 低功率霍尔推力器 外部放电 束流特性 电离加速区分离 粒子网格法仿真

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μHT-1推力器工作参数宽范围调节下束流特性实验研究

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作者 黄丹 龙建飞 +3 位作者 成烨 王嘉彬 徐禄祥 杨威 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第6期2119-2128,共10页

面向空间引力波探测任务需求,设计了瓦级微功率霍尔推力器μHT-1,并对该推力器的束流特性进行实验研究。采用法拉第探针结合三维移动机构进行诊断,获取阳极电压700~1200 V、阳极工质流量0.1~0.5 sccm宽范围工况下束流离子电流密度分布,... 面向空间引力波探测任务需求,设计了瓦级微功率霍尔推力器μHT-1,并对该推力器的束流特性进行实验研究。采用法拉第探针结合三维移动机构进行诊断,获取阳极电压700~1200 V、阳极工质流量0.1~0.5 sccm宽范围工况下束流离子电流密度分布,并进一步分析总束流值、阳极电流、电流利用率、发散角等参数变化趋势。测试结果表明:μHT-1推力器可在宽范围工况下稳定工作,束流呈现出较好的轴对称分布特性;离子电流密度沿轴向逐渐减小,沿径向双极扩散;阳极电压和阳极工质流量分别通过影响电子平均温度和通道中性原子密度分布的方式,使得电流利用率与发散角呈现出增长的趋势;推力器总束流与阳极工质流量、阳极电压均呈现线性增长特性。 展开更多

关键词 微功率霍尔推力器 束流特性 离子电流密度 等离子体诊断 实验研究

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宏观放电参数对大功率霍尔推力器点火启动过程初始阶段影响的研究

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作者 李文博 蔡海阔 +5 位作者 廖岩 成渭民 孙建宁 高前 魏立秋 于达仁 《载人航天》 CSCD 北大核心 2020年第3期310-316,共7页

为研究宏观放电参数对大功率霍尔推力器点火初始阶段的影响,首先在一台10 kW霍尔推力器上实验测量了点火初始阶段不同宏观放电参数下的阳极电流变化特性,然后采用PIC数值模型计算了不同放电电压和质量流量下点火初始阶段阳极电流和离子... 为研究宏观放电参数对大功率霍尔推力器点火初始阶段的影响,首先在一台10 kW霍尔推力器上实验测量了点火初始阶段不同宏观放电参数下的阳极电流变化特性,然后采用PIC数值模型计算了不同放电电压和质量流量下点火初始阶段阳极电流和离子密度的变化特性。结果表明:增大放电电压与质量流量都能够增大点火启动过程初始阶段阳极电流的上升斜率,而增大磁场强度会降低点火启动过程初始阶段阳极电流的上升斜率;放电电压和质量流量的改变不会引起点火初始阶段电子和中性气体发生碰撞电离位置的改变。 展开更多

关键词 大功率霍尔推力器 点火启动 PIC数值模拟 宏观放电参数

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小功率氩电弧推力器性能实验研究 被引量：2

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作者 段锟 潘文霞 +1 位作者 孟显 黄河激 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1580-1584,共5页

为了对适合小卫星使用的电弧加热推进系统的优化设计提供一定的参考，自行设计了输入电功率数瓦至数十瓦的小功率电弧等离子体推力器及其运行性能实验系统，包括一种气动小推力的间接测量系统。对四种不同喷管结构和尺寸的小功率电弧推... 为了对适合小卫星使用的电弧加热推进系统的优化设计提供一定的参考，自行设计了输入电功率数瓦至数十瓦的小功率电弧等离子体推力器及其运行性能实验系统，包括一种气动小推力的间接测量系统。对四种不同喷管结构和尺寸的小功率电弧推力器，实验检测了所产生的推力随着弧电流和推进剂流量的变化。结果显示：在气流量4．5～10．5mg／s，输入功率3～35W的条件下。推力器产生的最大推力约为9．7raN，最大比冲约为110s；减小喉道直径，适当增加扩张比有助于提高小功率Arcjet的性能；当弧电流在10～110mA范围内变化时，弧电压的变化范围约为210～280V，气体的放电形式有别于传统的电弧加热推力器。 展开更多

关键词 小功率电弧推力器 气动小推力 比冲 推力效率

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LHT40低功率霍尔推力器放电特性试验 被引量：2

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作者 陈新伟 顾左 +7 位作者 高俊 郭宁 王尚民 赵勇 冯杰 史楷 蒲彦旭 李贺 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2021年第5期65-74,共10页

为了获得300 W级混合励磁模式低功率霍尔推力器的放电特性,采用一套高精度激光微推力测量装置和集成离子流诊断装置获得推力器不同工况下推力、比冲、效率、束流发散角和质量利用效率的变化特性。试验结果表明,推力器的推力、比冲、阳... 为了获得300 W级混合励磁模式低功率霍尔推力器的放电特性,采用一套高精度激光微推力测量装置和集成离子流诊断装置获得推力器不同工况下推力、比冲、效率、束流发散角和质量利用效率的变化特性。试验结果表明,推力器的推力、比冲、阳极效率在200~300 V存在一个最大值;放电电流、放电电压呈现无阻尼谐波振荡特性,其一阶频率大约4.05 kHz。在恒定电场和磁场下,推力器束流离子电流密度呈现双极扩散的结构;阳极流率增大至0.95 mg/s时,离子电流密度呈现典型的双峰结构,质量利用效率与质量流率呈现正相关的特性。 展开更多

关键词 电推进 低功率霍尔推力器 束流发散 放电特性 混合励磁

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阴极位置对大功率霍尔推力器点火过程影响的研究

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作者 李文博 廖岩 +5 位作者 成渭民 孙建宁 高前 王尚民 魏立秋 于达仁 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第6期696-702,共7页

为研究不同阴极位置对大功率霍尔推力器点火过程的影响,测量了一台10 kW霍尔推力器不同阴极位置下的点火冲击电流,采用PIC数值模型计算了不同阴极位置下推力器点火过程中离子密度变化特性。结果表明:与阴极外置结构相比,尽管阴极中置结... 为研究不同阴极位置对大功率霍尔推力器点火过程的影响,测量了一台10 kW霍尔推力器不同阴极位置下的点火冲击电流,采用PIC数值模型计算了不同阴极位置下推力器点火过程中离子密度变化特性。结果表明:与阴极外置结构相比,尽管阴极中置结构下点火过程初始阶段的阳极电流增长速率较慢,冲击电流峰值出现较晚,点火过程演化速率较慢,但点火冲击电流峰值更小,推力器点火成功后向稳态放电转换过程中低频振荡放电电流的平均值和峰值较小,且推力器点火过程中羽流的周向对称性更加良好,造成这些差异的主要原因是由于阴极所处的位置不同导致其初始发射电子所处的磁场环境不同。 展开更多

关键词 大功率霍尔推力器 点火启动 PIC模拟 阴极位置

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磁屏蔽对小功率霍尔推力器性能的影响机理 被引量：1

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作者 于博 余水淋 康小录 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期441-452,共12页

霍尔磁屏蔽技术是一种延长推力器工作寿命的技术,但对于小功率霍尔推力器而言,磁屏蔽作用会对推进性能产生较大的衰减影响。为深入研究这种影响机制,本文建立一种结合单元粒子法(PIC)/等离子体化学动力学碰撞(PCD)的模型来求解霍尔推力... 霍尔磁屏蔽技术是一种延长推力器工作寿命的技术,但对于小功率霍尔推力器而言,磁屏蔽作用会对推进性能产生较大的衰减影响。为深入研究这种影响机制,本文建立一种结合单元粒子法(PIC)/等离子体化学动力学碰撞(PCD)的模型来求解霍尔推力器等离子体流场。为验证数值模型的正确性,在真空舱内开展验证试验,针对无磁屏蔽工况和高强磁屏蔽工况分别进行推力、特征光谱的测量,以同等工况下的计算值和试验测量值进行对比,验证模型的精度。在此基础上,利用数值模型针对四种工况下的推力器光功耗数据进行计算,并分析相关规律的物理机制。结果表明,光功耗是影响推力器性能下降的主要因素,最强磁屏蔽工况中的光功耗能效可超过24%(无屏蔽工况:13.6%),该特性与电子温度分布整体外推、电子升温有直接关系,而本质原因在于放电室出口位置的磁镜磁场构型。 展开更多

关键词 小功率霍尔推力器 磁屏蔽 性能衰减 数值模拟 光功耗

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离子风飞机推进电极阵列的推力影响因素 被引量：4

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作者 欧阳芳相 陈赦 +3 位作者 许冬冬 杨发友 徐千鸣 赵振兴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期3098-3106,共9页

离子风推进器具有结构简单、静音性好和可微型化的特点,应用前景广阔,但缺乏对其推力和推力功率比(推功比)的多因素系统研究和多级电极阵列试验数据支撑。该文分析电极形状尺寸和电极阵列结构等对推力和推功比的影响。研究表明:当导线... 离子风推进器具有结构简单、静音性好和可微型化的特点,应用前景广阔,但缺乏对其推力和推力功率比(推功比)的多因素系统研究和多级电极阵列试验数据支撑。该文分析电极形状尺寸和电极阵列结构等对推力和推功比的影响。研究表明:当导线电极直径为0.2~0.6mm、翼型电极弦长为50~70mm以及型号为NACA0010、NACA0020时,减小导线电极直径或增大翼型电极前缘半径,推力增大,推功比减小;增加翼型电极弦长,推力增大,推功比也增大。当电极阵列组间距为80~240mm时,间距越小,推力和推功比越大;当电极阵列对间距为100~200mm时,间距越小,推力和推功比越小。矩阵式排列中,1×n结构具有给定电极组数下的最大推力和推功比。实测推进电极阵列产生推力3.2N,为离子风飞机飞行推进试验创造了条件。 展开更多

关键词 离子风 电晕放电 推力 推力功率比 飞机推进

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大功率射频场反构型等离子体电推进研究 被引量：5

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作者 孙新锋 温晓东 +3 位作者 张天平 郭宁 贾艳辉 吴辰宸 《火箭推进》 CAS 2018年第1期44-52,共9页

大功率(MW级)射频场反构型等离子体电推进具有高比冲、长寿命、大推力和高效率的特点,是未来深空探测或空间货运极具竞争力和应用前景的电磁推进技术。针对国内外当前大功率推力器的研究进展,对比分析了场反构型等离子体推力器的独特优... 大功率(MW级)射频场反构型等离子体电推进具有高比冲、长寿命、大推力和高效率的特点,是未来深空探测或空间货运极具竞争力和应用前景的电磁推进技术。针对国内外当前大功率推力器的研究进展,对比分析了场反构型等离子体推力器的独特优势,并对其结构和工作原理进行了介绍。从大功率射频场反构型等离子体电推进的磁拓扑结构优化设计、大功率脉冲电源技术和场反构型等离子体推力器的试验验证等角度分析了大功率场反构型等离子体电推进的关键技术。 展开更多

关键词 深空探测 技术分析 大功率场反等离子体推力器 电磁推进

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空间核电推进技术发展研究 被引量：8

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作者 周成 张笃周 +3 位作者 李永 汤章阳 于洋 唐玉华 《空间控制技术与应用》 2013年第5期1-6,共6页

空间核电推进系统具有高比冲、大功率、大推力和长寿命等特点,广泛适用于未来大型空间探测任务.在调研国外核电推进技术发展和空间应用情况的基础上,针对大型深空探测任务介绍基于核裂变反应堆的核电推进系统国外发展现状,总结核电推进... 空间核电推进系统具有高比冲、大功率、大推力和长寿命等特点,广泛适用于未来大型空间探测任务.在调研国外核电推进技术发展和空间应用情况的基础上,针对大型深空探测任务介绍基于核裂变反应堆的核电推进系统国外发展现状,总结核电推进系统所涉及的主要技术内容和已经取得的成果,梳理关键技术,并归纳了核电推进技术的发展趋势,最后对中国发展核电推进技术提出建议. 展开更多

关键词 空间核电推进 空间核反应堆 动态能量转换 大功率电推力器

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