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题名离子液体推力器性能影响因素仿真研究
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作者
范益朋
夏广庆
鹿畅
孙斌
丁亮
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机构
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
大连理工大学辽宁省空天飞行器前沿技术重点实验室
北京卫星环境工程研究所
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出处
《航天器环境工程》
北大核心
2021年第4期381-388,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(编号:11675040)
中央高校基本科研业务费专项资金项目(编号:DUT21GJ206,DUT20LAB203)
+1 种基金
辽宁省重点研发计划项目(编号:2020JH2/10500003)
北京卫星环境工程研究所创新基金项目(编号:CAST-BISEE 2019-034)。
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文摘
文章主要研究离子液体推力器发射阵列几何结构参数对推力器性能的影响。建立单个发射极粒子网格法仿真模型,模拟获得了单个发射极束流分布及推力、比冲等性能参数曲线;通过改变电极间距及引出极孔径获得了单个发射极平均推力和角向效率的变化曲线,分析了电极间距及引出极孔径对推力器性能的影响。研究表明:在离子被引出极拦截前,推力器角向效率与电极间距成正比,与引出极孔径成反比;在不考虑发射离子数量和比例改变情况下,推力器推力随电极间距的增加先增大后减小,一定范围内随引出极孔径的减小而增大,但过小的引出极孔径会造成严重的推力损失与栅极侵蚀。以上研究结果可为离子液体推力器的优化设计提供参考。
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关键词
电推进
微推进
离子液体推力器
粒子网格法
推力器性能
仿真研究
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Keywords
electric propulsion
micro propulsion
ionic liquid thruster
particle in cell(PIC)method
performance of thruster
simulation analysis
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分类号
V43
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
TB115.1
[理学—应用数学]
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题名离子-液滴混合模式下离子液体推力器性能调控研究
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作者
杨铖
吴湘蓓
曹帅
沈岩
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机构
中山大学航空航天学院
深圳市智能微小卫星星座技术与应用重点实验室
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期128-138,共11页
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基金
国家重点研发计划(2020YFC2201001)
深圳市科技计划(ZDSYS20210623091808026)。
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文摘
离子液体推力器在不同工作条件下会发射液滴或离子,当发射粒子包含液滴和离子时,推力器处于离子-液滴混合模式。本文对离子-液滴混合模式下离子液体推力器的性能调控展开研究,对离子液体推力器样机进行实验,为避免电化学反应导致实验无法进行,采用负直流电源供电,收集发射电流并拍摄液面变化图像,结合理论计算判断实验中推力器处于离子-液滴混合模式。通过计算得到不同供给电压下离子和液滴对应的发射电流和流量,结果表明离子电流占比最高约为98.99%。进一步计算发现,推力和比冲随电压的增大而增大,效率随电压的增大呈现先减小后增大的趋势。此外,计算发现荷质比的减小会导致推力、比冲和效率的增大。在供给流量为2.8n L/s,电压为-3100~-3800V的实验条件下,离子液体推力器样机推力约为6.66~12.54μN,比冲约为187.48~353.07s,效率的约为6.02%~6.87%。
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关键词
空间电推进
离子液体推力器
离子-液滴混合模式
性能调控
离子蒸发
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Keywords
Space electric propulsion
Ionic liquid thruster
Ion-droplet mixed mode
Performance con⁃trol
Ion evaporation
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分类号
V439.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名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
郭云涛
韩雨宁
孙国瑞
王宁飞
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机构
北京理工大学宇航学院
天津电源研究所
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期427-436,共10页
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基金
国家自然科学基金(11672039)
基础加强计划技术领域基金项目(2019-JCJQ-JJ-281)。
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文摘
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。
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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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Keywords
Ionic liquid electrospray thruster
Plume
Self-neutralization
Time-varying method
Spatial-varying method
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分类号
V439.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名10微克级液体脉冲等离子体推力器供给系统研究
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作者
王司宇
刘向阳
谢侃
武志文
成跃
王宁飞
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机构
北京理工大学宇航学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2017年第7期1648-1653,共6页
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基金
中国国家留学基金委基金(201406035042)
国家自然科学基金(51576018)
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文摘
用水作为脉冲等离子体推力器(PPT)的推进剂是改进其性能的新思路,可以有效提高比冲、防止滞后烧蚀以及降低污染。但微量推进剂供给系统是实现液体脉冲等离子体推力器(LP-PPT)的前提条件,也是LP-PPT的难点。为此,先介绍了现有的LP-PPT供给方式,并分析各种供给方式的优缺点;以有机材料软木为渗透介质,研制了多段渗透式水推进剂供给系统;在理论分析供给原理的基础上,设计了两套供给量测量方案,并开展了相应的测量实验;将供给系统安装于PPT样机本体,开展了性能测试实验。结果表明三段结构供给系统供给量为21.76μg/s,满足LP-PPT样机的供给量需求。最终获得LP-PPT实验样机元冲量82.998μN·s,比冲194.6s,效率2.47%。
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关键词
电推进
液体脉冲等离子体推力器
供给系统
渗透材料
质量流率
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Keywords
Electric propulsion
Liquid propellant pulsed plasma thruster
Supply system
Penetrant meterial
Mass flow rate
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分类号
V439
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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题名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
孟伟
杨三祥
李春波
王墨戈
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机构
兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室
国防科技大学空天科学学院
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出处
《推进技术》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第6期171-182,共12页
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基金
国家重点研发计划引力波探测专项(2021YFC2202704)。
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文摘
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。
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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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Keywords
Ionic liquid electrospray thruster
Ion evaporation
Multi-site emission
Pure ionic regime
Physical model
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分类号
V439.4
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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