被动型离子液体电喷推力器寿命影响因素分析

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作者 武志文 孙伟 +4 位作者 郭云涛 孙振宁 杜泽宁 李锦 王宁飞 《宇航学报》 北大核心 2025年第1期157-167,共11页

被动型离子液体电喷推力器具备结构简单、体积小、比冲高等特点。分析了工程化应用对寿命和总冲提出的需求,总结了国内外研究单位在被动型电喷推力器寿命方面的研究现状。随后针对影响推力器寿命的因素展开分析,包括短路、放电、推进剂... 被动型离子液体电喷推力器具备结构简单、体积小、比冲高等特点。分析了工程化应用对寿命和总冲提出的需求,总结了国内外研究单位在被动型电喷推力器寿命方面的研究现状。随后针对影响推力器寿命的因素展开分析,包括短路、放电、推进剂供给不稳定、电化学反应和提取极腐蚀。最后提出了延长被动型电喷推力器寿命的策略,包括使用小型化泵阀和自由液面储箱、开发与推力器工况相匹配的高比表面积电极和通过精密加工和装配技术获得更精确的电极参数。所提策略为被动型离子液体电喷推力器的设计和工程化应用提供了参考。 展开更多

关键词 电推进 被动型 离子液体 电喷推力器 寿命

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超声电喷推力器的驻波特性 被引量：1

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作者 于博 余水淋 +1 位作者 康小录 赵青 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期528-536,共9页

为研究超声电喷推力器(UAET)驻波尺寸特性的相关变化规律,建立发射极液面的液体振动数值模型,并开展驻波尺寸测量试验对数值模型进行验证。对比驻波间距的测量值与计算值发现,两者在变化趋势上可认为一致,且计算误差在6.55%以内。在此... 为研究超声电喷推力器(UAET)驻波尺寸特性的相关变化规律,建立发射极液面的液体振动数值模型,并开展驻波尺寸测量试验对数值模型进行验证。对比驻波间距的测量值与计算值发现,两者在变化趋势上可认为一致,且计算误差在6.55%以内。在此基础上,利用数值模型对不同波源频率、振幅下的驻波相关参数进行计算。实验结果表明,随波源频率升高,驻波间距、高度以及半径均下降,其影响机制在于频率主要对波纹形成时间产生影响;而振幅的升高对间距几乎不产生影响,仅会导致驻波高度和半径升高,其影响机制在于振幅对波纹形成应力产生影响。 展开更多

关键词 超声电喷推力器 驻波间距 驻波高度 驻波半径 数值计算

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离子液体电喷推力器羽流中和特性研究 被引量：3

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作者 孙振宁 武志文 +3 位作者 郭云涛 韩雨宁 孙国瑞 王宁飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期427-436,共10页

电推进装置的带电羽流会对航天器产生多种危害,为了降低离子液体电喷推力器带电羽流对航天器产生的潜在安全风险,需要对其进行羽流中和。根据离子液体电喷推力器的羽流自中和特性,提出了时间变化法和空间变化法,并对其进行了实验验证。... 电推进装置的带电羽流会对航天器产生多种危害,为了降低离子液体电喷推力器带电羽流对航天器产生的潜在安全风险,需要对其进行羽流中和。根据离子液体电喷推力器的羽流自中和特性,提出了时间变化法和空间变化法,并对其进行了实验验证。用时间变化法分析了单推力器的脉冲电压的频率、幅值和占空比对羽流中和特性的影响。以20Hz作为实验的条件,单推力器样机实现羽流中和的正负电压幅值比为0.95~0.98,在发射电压幅值分别为±2.2,±2.6,±3.0kV情况下,羽流中和时正电压占空比分别为35.5%,38.1%,40.4%。空间变化法中使用双推力器模块分析了电压幅值对羽流中和特性的影响。实验结果表明,两个推力器模块羽流中和时的正负电压幅值比为0.95~0.98,与时间变化法的实验结果基本一致,证明了两个推力器协同工作情况下羽流中和的可行性。 展开更多

关键词 离子液体电喷推力器 羽流 自中和 时间变化法 空间变化法

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离子液体电喷推力器的关键技术及展望 被引量：13

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作者 刘欣宇 康小明 +4 位作者 贺伟国 徐明明 郭登帅 杭观荣 李林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期977-986,共10页

首先介绍离子液体电喷推力器的工作原理和分类,通过与其他相同推力量级的电推力器对比进一步分析了其特点,然后总结了离子液体电喷推力器的国内外研究现状,在此基础上重点梳理了微尺度下带电粒子的产生与加速、微细制造与精密装配、推... 首先介绍离子液体电喷推力器的工作原理和分类,通过与其他相同推力量级的电推力器对比进一步分析了其特点,然后总结了离子液体电喷推力器的国内外研究现状,在此基础上重点梳理了微尺度下带电粒子的产生与加速、微细制造与精密装配、推进剂贮存和供给、高升压比微功率电源处理单元以及比冲和推力测试等离子液体电喷推力器研制过程中涉及的关键技术,最后展望了小型化、模块化与推力密度提升的发展趋势并提出离子液体电喷推力器的发展构想。 展开更多

关键词 离子液体 电推进 电喷推力器 静电喷射

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超声电喷推力器的液滴发射机理研究 被引量：2

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作者 于博 梁伟 +3 位作者 贺伟国 张岩 杭观荣 康小录 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1189-1200,共12页

为研究引出电场和超声波频率对液滴发射过程的影响机理,采用水平耦合集/体积分数法结合直接电水动力学算法的耦合方法对液滴发射过程进行数值模拟。经过试验验证,液滴粒径和发射数率的最大计算误差在12%以内。利用该模型计算发射液滴数... 为研究引出电场和超声波频率对液滴发射过程的影响机理,采用水平耦合集/体积分数法结合直接电水动力学算法的耦合方法对液滴发射过程进行数值模拟。经过试验验证,液滴粒径和发射数率的最大计算误差在12%以内。利用该模型计算发射液滴数率、粒径随引出电压、超声波频率的变化规律,以及进一步计算推力、比冲随引出电场、超声波频率的变化规律。计算结果显示:高引出电压会导致2个或2个以上液滴发射,令比冲随引出电压出现先增大后减小的趋势,而高超声频率对比冲的影响呈单调递增。 展开更多

关键词 超声电喷推力器 液滴发射 引出极电压 超声波频率 数值模拟

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离子液体电喷雾推力器发射极制造技术现状及展望

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作者 李小康 郭大伟 +2 位作者 吴建军 杨云天 车碧轩 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第1期67-82,共16页

离子液体电喷雾推力器是目前热点研究的一种静电式微电推进装置,影响该类推力器性能的核心部件之一是发射极,其制造技术已成为离子液体电喷雾推力器研制的关键技术之一。结合离子液体电喷雾推力器工作原理和发展历程,分析了毛细管型、... 离子液体电喷雾推力器是目前热点研究的一种静电式微电推进装置,影响该类推力器性能的核心部件之一是发射极,其制造技术已成为离子液体电喷雾推力器研制的关键技术之一。结合离子液体电喷雾推力器工作原理和发展历程,分析了毛细管型、外部浸润型和多孔材料型三类发射极的推进剂输运特点和制造需求;回顾和梳理了三类发射极的典型制造材料与相关制造技术,总结评述了离子刻蚀等不同制造技术的优缺点;针对较为成功的基于多孔材料的超快激光制造技术,从发射极设计、新型材料制备、超快激光与材料作用机理等角度提出了发展建议。 展开更多

关键词 电推进 电喷雾推力器 发射体 制造 离子液体

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电喷雾推力器单发射点电流模型及稳定性分析

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作者 陈冲 夏广庆 +3 位作者 康会峰 范益朋 鹿畅 孙斌 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期250-258,共9页

为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进... 为促进对纯离子模式下电喷雾推力器的深入理解,分析了电喷雾推力器单发射点受力、供液及离子蒸发行为,建立了发射电流理论模型,明确了电压、供液装置流阻等参数对发射电流的影响规律。所得结果与现有实验数据吻合良好。基于所得模型,进而对单发射点顶端用于发射离子的凸起结构进行了瑞利稳定性分析,得到了单发射点稳定发射的电流上限,并分析了流阻对电流上限的影响。结果表明:发射电流为外加电压的二次函数,与供液装置的流阻成反比关系;纯离子模式存在一个稳定发射电流上限,超过此上限,凸起结构便会破碎;流阻越大,发射电流上限越大。 展开更多

关键词 电推进 电喷雾推力器 纯离子模式 电流模型 稳定性分析

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电喷雾推力器结构参数与束流引出效率分析 被引量：2

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作者 刘旭辉 周浩浩 +5 位作者 耿金越 郑伟杰 穆京京 贾翰武 陈茂林 辛优美 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第4期69-75,共7页

为了改善电喷雾推力器性能,提高束流引出效率,使用COMSOL软件对电喷雾推力器不同结构参数下的电场分布与发射粒子轨迹进行了仿真,结果表明在引出电压一定的情况下,发射极尖端场强受发射极结构参数影响明显,随发射极棱条宽度及棱条间距... 为了改善电喷雾推力器性能,提高束流引出效率,使用COMSOL软件对电喷雾推力器不同结构参数下的电场分布与发射粒子轨迹进行了仿真,结果表明在引出电压一定的情况下,发射极尖端场强受发射极结构参数影响明显,随发射极棱条宽度及棱条间距的增大而增大;引出栅极结构对束流引出效率影响显著,扩张孔结构的引出效率优于直孔结构,引出栅孔的宽度增大也有利于引出效率的提高;两极间距对引出效率也有较大影响,减小两极间距有利于提高引出效率;横向装配误差会明显影响发射粒子的运动轨迹,但对引出效率的影响不大. 展开更多

关键词 电喷雾推力器 结构参数 发射极 粒子轨迹

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离子液体电喷微推力器系统设计及性能初步研究 被引量：9

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作者 郭云涛 李世鹏 +4 位作者 武志文 朱康武 韩雨宁 孙振宁 王宁飞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期212-219,共8页

为了研究发射电压和流量对离子液体电喷微推力器性能的影响,设计了一种主动供给型离子液体电喷微推力器,建立了推进剂供给系统、真空系统和飞行时间测试系统,首先对推进剂供给系统进行了流量标定,使用飞行时间法在不同流量和不同发射电... 为了研究发射电压和流量对离子液体电喷微推力器性能的影响,设计了一种主动供给型离子液体电喷微推力器,建立了推进剂供给系统、真空系统和飞行时间测试系统,首先对推进剂供给系统进行了流量标定,使用飞行时间法在不同流量和不同发射电压条件下对推力器进行测试,根据飞行时间曲线得出推力器的基本性能。试验证明推力器能够在真空环境中实现正负模式交替发射,得到了推进剂供应系统的流量变化范围和推力器性能随发射电压和流量的变化规律。结果表明该系统推进剂流量供应为100nL/s^500nL/s。发射电流均随发射电压和流量增加而增加,发射电流受发射电压的影响更加显著。推力器推力受发射电压影响较大而比冲受流量影响较大。在实验条件下推力器的推力为112μN^183μN,比冲为250s^315s,效率为77%~90%,表明推力器处于胶体发射模式。 展开更多

关键词 离子液体 电喷微推力器 流量 发射电压 比冲 推力

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多孔阵列式电喷雾推力器纯离子电流的物理模型 被引量：2

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作者 雪佳强 郭宁 +3 位作者 孟伟 杨三祥 李春波 王墨戈 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期171-182,共12页

纯离子(PIR)发射状态的多孔发射极阵列(PEA)使离子液体电喷雾推力器(ILET)具有高精度、高比冲、高效率、小体积等优点。为了研究PEA在PIR发射状态下的束电流机制,构建了一种包含起始电压、多点发射、黏性流动、离子电流的物理模型。通... 纯离子(PIR)发射状态的多孔发射极阵列(PEA)使离子液体电喷雾推力器(ILET)具有高精度、高比冲、高效率、小体积等优点。为了研究PEA在PIR发射状态下的束电流机制,构建了一种包含起始电压、多点发射、黏性流动、离子电流的物理模型。通过引入正态性假设简化了加工公差不确定性和多孔基材不均匀性的量化过程,基于Monte Carlo方法推导出了PEA的PIR电流解析表达式,并通过对比试验结果验证了模型的可靠性和准确性。结果表明,模型机理明确、误差较小,能够较高精度地预测锥形多孔硼硅酸盐PEA的PIR电流和多点发射行为;模型计算结果与AFET-2推力器试验结果基本一致,相对误差范围为1.0%~1.5%,随着工作电压的增大和发射体数量的增加有助于提升模型的精度。模型为计算效率较高的0D模型,为ILET的鲁棒性设计和性能优化提供了一种新的计算方法。 展开更多

关键词 离子液体电喷雾推力器 离子蒸发 多点发射 纯离子模式 物理模型

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适用于微纳卫星的微型电推进技术研究进展 被引量：18

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作者 陈茂林 刘旭辉 +2 位作者 周浩浩 陈冲 贾翰武 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期188-206,共19页

微型电推进技术具备体积小、质量轻、功耗低、比冲高等特点,是微纳卫星最合适的动力技术。结合微纳卫星对微型电推进系统的技术需求,综述了微型离子推力器、低功率霍尔推力器、场致发射电推力器、离子液体电喷雾推力器、真空电弧推力器... 微型电推进技术具备体积小、质量轻、功耗低、比冲高等特点,是微纳卫星最合适的动力技术。结合微纳卫星对微型电推进系统的技术需求,综述了微型离子推力器、低功率霍尔推力器、场致发射电推力器、离子液体电喷雾推力器、真空电弧推力器、脉冲等离子体推力器等六种典型微型电推力器的工作机理、性能参数范围及研究和应用现状,分析了气体工质电离、液体工质电喷雾、固体工质烧蚀等三种电离机制的微型电推力器的技术特点。结果表明:气体电离模式技术较成熟、寿命长,缺点是系统相对复杂、低功率工作时效率大幅下降,故建议应用于微卫星动力系统;液体电喷雾模式结构简单,效率高,微纳卫星均可应用,但性能一致性和长寿命工作特性需要进一步考核验证;固体烧蚀模式结构最简单,微纳卫星均可应用,缺点是效率低。研究结果可为微纳卫星推进系统方案的优选提供参考。 展开更多

关键词 电推进 微纳卫星 电喷雾推力器 真空电弧推力器 场致发射电推力器

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