离子电推进产品寿命初期束流闪烁耦合诱发机理研究

1

作者 吴辰宸 耿海 +4 位作者 郭德洲 郭伟龙 孟伟 蒲彦旭 王紫桐 《宇航学报》 北大核心 2025年第4期808-819,共12页

针对离子电推进产品寿命初期束流闪烁耦合诱发机理不清的问题,基于寿命初期产品特点构建了束流闪烁耦合诱发机理模型,重点研究微凸起、微凸起-微粒耦合、微凸起-电介质薄膜耦合3种机制诱发束流闪烁的机理;根据模型计算了单次束流闪烁能... 针对离子电推进产品寿命初期束流闪烁耦合诱发机理不清的问题,基于寿命初期产品特点构建了束流闪烁耦合诱发机理模型,重点研究微凸起、微凸起-微粒耦合、微凸起-电介质薄膜耦合3种机制诱发束流闪烁的机理;根据模型计算了单次束流闪烁能量区间,模型计算值与束流闪烁能量实测数据吻合良好,验证了模型的正确性。以30 cm离子电推进产品为研究载体,运用模型分析了3种机制诱发束流闪烁的物理过程,明确了束流闪烁诱发机理及关键参数阈值,研判了典型工况下3种机制诱发束流闪烁的可能性,针对可能诱发束流闪烁的情形提出了工程抑制方法建议,为中国离子电推进产品可靠性与健壮性提升提供理论支撑。 展开更多

关键词 离子电推进 束流闪烁 耦合诱发机理 抑制方法

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东方红三号增强平台离子电推进产品设计及应用

2

作者 刘家涛 陈娟娟 +1 位作者 耿海 张保平 《航天器工程》 北大核心 2025年第1期144-151,共8页

针对高轨中大型平台、深空探测轨道转移和姿态控制任务对推进系统高比冲、长寿命、推力自主可调的需求,研制了LIPS-300离子推力器。文章介绍了该推力器的比冲、推力、寿命和工作模式的技术指标,概述了推力器设计方案,重点介绍了长寿命... 针对高轨中大型平台、深空探测轨道转移和姿态控制任务对推进系统高比冲、长寿命、推力自主可调的需求,研制了LIPS-300离子推力器。文章介绍了该推力器的比冲、推力、寿命和工作模式的技术指标,概述了推力器设计方案,重点介绍了长寿命设计、电源处理单元设计及抗闪烁设计与验证、关键部组件和单机验证情况等。阐述了东方红三号增强(DFH-3E)平台亚太6E卫星应用的离子推力器在轨不同工况下的参数稳定性和技术指标的实现情况,目前,推力器完成了卫星轨道转移任务,开始执行卫星寿命周期内的位置保持任务。 展开更多

关键词 东方红三号增强平台 亚太6E卫星 长寿命 高比冲 离子电推进

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超低轨道卫星应用离子电推进技术方案 被引量：10

3

作者 杨福全 王成飞 +5 位作者 胡竟 张宏 吴辰宸 张兴民 耿海 傅丹膺 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期52-59,共8页

低地球轨道大气环境对诸如科学探测和对地观测卫星的阻尼作用十分明显,而且阻尼随太阳和地磁活动以及昼夜、季节交替变化范围宽。为了保证卫星轨道精度或飞行状态满足任务要求,需要利用推进系统对卫星受到的阻尼进行实时或间歇式补偿以... 低地球轨道大气环境对诸如科学探测和对地观测卫星的阻尼作用十分明显,而且阻尼随太阳和地磁活动以及昼夜、季节交替变化范围宽。为了保证卫星轨道精度或飞行状态满足任务要求,需要利用推进系统对卫星受到的阻尼进行实时或间歇式补偿以实现轨道或飞行状态的保持。针对轨道高度220~268 km的无拖曳飞行和轨道维持应用,基于卫星轨道阻尼变化和有效载荷指标要求分析,研究确定了离子电推进技术指标、推力调节方案、系统组成、推力控制方案和在轨应用策略,并对推力调节方案进行了试验验证。结果表明,与无拖曳飞行卫星任务匹配的离子电推进指标为推力调节范围1~20 mN,推力分辨率优于12μN,与对地观测卫星轨道维持任务匹配的指标为推力调节范围1~25 mN,推力分辨率100μN。研究提出的针对超低轨道卫星应用需求的高精度推力连续调节离子电推进技术方案,具有工程任务针对性和参考价值。 展开更多

关键词 超低轨道卫星 无拖曳飞行 轨道维持 离子电推进 推力连续调节

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40mN/3000s氙离子电推进系统工作性能在轨测试与分析 被引量：8

4

作者 王小永 张天平 +2 位作者 江豪成 王少宁 高军 《火箭推进》 CAS 2015年第1期76-81,共6页

为获得电推进系统准确的工作性能,验证其在轨工作稳定性,国内首台空间用氙离子电推进系统于2012年11月~2014年2月在我国新技术试验卫星——实践九号A卫星上开展了首次在轨飞行试验。本文简要介绍了40mN/3 000 s氙离子电推进系统的设计... 为获得电推进系统准确的工作性能,验证其在轨工作稳定性,国内首台空间用氙离子电推进系统于2012年11月~2014年2月在我国新技术试验卫星——实践九号A卫星上开展了首次在轨飞行试验。本文简要介绍了40mN/3 000 s氙离子电推进系统的设计方案和主要性能指标,重点阐述了所开展的系统性能在轨测试内容、测试方法及获得的测试结果,并对测试结果进行了分析,最后给出了在轨测试结论。 展开更多

关键词 卫星 氙离子电推进系统 飞行试验 工作性能 在轨测试 稳定性验证

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主带小行星采样返回任务中的离子电推进应用方案 被引量：9

5

作者 杨福全 赵以德 +3 位作者 李娟 耿海 张天平 周海燕 《深空探测学报》 2015年第2期168-173,共6页

由于离子电推进的高比冲特性,采用它执行小行星探测器巡航阶段轨道机动任务时,将使探测器在同样的有效载荷下的发射重量大大减轻。针对我国规划中的主带小行星采样返回任务,调研了国外离子电推进在深空探测任务中的应用情况,在借鉴国外... 由于离子电推进的高比冲特性,采用它执行小行星探测器巡航阶段轨道机动任务时,将使探测器在同样的有效载荷下的发射重量大大减轻。针对我国规划中的主带小行星采样返回任务,调研了国外离子电推进在深空探测任务中的应用情况,在借鉴国外成功经验和任务需求分析的基础上,设计了主带小行星探测器离子电推进系统方案和应用策略,计算了在目前离子推力器寿命水平下,既定探测任务对离子电推进推力、比冲、推进剂量以及功耗需求。研究表明,目前研制的离子推力器可以满足规划中的主带小行星探测任务需求。研究成果对探测器的方案设计有参考价值。 展开更多

关键词 小行星探测 探测器 采样返回任务 离子电推进 应用方案

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5kW离子电推进大功率屏栅电源的设计研究 被引量：3

6

作者 陈昶文 张保平 +1 位作者 王少宁 武荣 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期368-376,共9页

针对航天器用5kW离子电推力器核心供电模块屏栅电源的技术需求,采用移相全桥技术设计了低电压输入高电压输出的大功率屏栅电源模块。对比分析了零电压开关ZVS和零电压零电流开关ZVZCS两种移相全桥方案后,得出ZVZCS更适合于电推进屏栅电... 针对航天器用5kW离子电推力器核心供电模块屏栅电源的技术需求,采用移相全桥技术设计了低电压输入高电压输出的大功率屏栅电源模块。对比分析了零电压开关ZVS和零电压零电流开关ZVZCS两种移相全桥方案后,得出ZVZCS更适合于电推进屏栅电源的设计。提出了ZVZCS移相全桥变换器CDD无损缓冲电路中辅助电容的设计方法,论述了屏栅电源功率级和控制电路的设计过程。通过实物产品验证表明:采用ZVZCS移相全桥技术设计的屏栅电源模块能在较宽的负载范围内实现超前桥臂和滞后桥臂的软开关,提高了变换器的效率;采用CDD无损缓冲电路能辅助实现滞后桥臂的零电流关断,降低原边电流的损耗,同时降低高压整流管的电压应力。在具备完善的输入滤波、浪涌抑制及母线开关等功能以后,最大功率下效率>95%。 展开更多

关键词 离子电推进 电源处理单元 高电压 大功率 移相全桥 屏栅电源

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用于小行星探测的离子电推进屏栅电源拓扑研究 被引量：3

7

作者 胡延栋 王少宁 +1 位作者 陈昶文 武桐 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2019年第3期79-85,共7页

为了满足小行星探测中离子电推进多工作点调节的需求,将离子电推进电源处理单元(PPU)屏栅电源的拓扑结构作为研究对象,介绍了国内外屏栅电源的现状与应用场合,分析了各个屏栅电源拓扑结构的特点,最后得出了LLC拓扑可以满足任务要求。通... 为了满足小行星探测中离子电推进多工作点调节的需求,将离子电推进电源处理单元(PPU)屏栅电源的拓扑结构作为研究对象,介绍了国内外屏栅电源的现状与应用场合,分析了各个屏栅电源拓扑结构的特点,最后得出了LLC拓扑可以满足任务要求。通过对LLC拓扑的工作特性分析,提出了一种简化的时域增益曲线模型,以适应宽范围输入的要求。结合目前对于LLC拓扑的研究,提出数字化控制方式、三电平谐振变换器和混合控制3方面的技术展望,可为今后研制高效率、轻质量的离子电推进PPU屏栅电源提供技术参考。 展开更多

关键词 小行星探测 离子电推进 屏栅电源 LLC拓扑 宽范围输入

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离子电推进非预期电击穿的工程防护技术研究 被引量：2

8

作者 张雪儿 张天平 +1 位作者 李得天 张宏 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期207-214,共8页

离子电推进的非预期电击穿现象具有普遍性和复杂性,结合实例对非预期电击穿的现象和分类、击穿事件的一般处理方法、工程隐患等基本问题以及实践二十卫星上LIPS-300离子电推进在轨工作初期的击穿情况进行了简要介绍,对基于推力器及其工... 离子电推进的非预期电击穿现象具有普遍性和复杂性,结合实例对非预期电击穿的现象和分类、击穿事件的一般处理方法、工程隐患等基本问题以及实践二十卫星上LIPS-300离子电推进在轨工作初期的击穿情况进行了简要介绍,对基于推力器及其工作环境、电推进系统及其航天工程的非预期电击穿控制与防护技术进行了全面系统的讨论,通过对推力器栅极材料、电场强度、束流密度和推力器环境中低气压、等离子体、多余物、溅射沉积物等因素的控制,以及在电推进电源处理单元健壮性、系统监测与响应、沉积能量控制等方面的改进,再加上合理的在轨处理程序,包括入轨预处理、连续击穿循环控制程序和栅间短路清除技术等措施,可有效降低击穿频次及其对电推进系统造成的影响。 展开更多

关键词 非预期电击穿 控制与防护 离子电推进 航天器工程

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射频离子电推进系统PPU研究现状及发展建议

9

作者 张余强 王少宁 +3 位作者 武荣 陈昶文 胡延栋 李媛婧 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2020年第5期101-106,共6页

电源处理单元(PPU)作为射频离子电推进系统的关键设备之一,对射频离子推力器的推力调节等性能有重要影响。以射频离子电推进系统PPU作为研究对象,介绍了PPU组成及工作原理,总结了国内外射频离子电推进系统PPU研究现状。通过对PPU的关键... 电源处理单元(PPU)作为射频离子电推进系统的关键设备之一,对射频离子推力器的推力调节等性能有重要影响。以射频离子电推进系统PPU作为研究对象,介绍了PPU组成及工作原理,总结了国内外射频离子电推进系统PPU研究现状。通过对PPU的关键技术分析,提出了数字化技术、自适应阻抗匹配技术和磁集成技术的发展建议,可为我国高性能微推力射频离子电推进系统的发展提供参考。 展开更多

关键词 射频离子电推进 电源处理单元 电推进系统

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离子电推进系统电源处理单元的数字化设计

10

作者 信志平 谷志茹 +2 位作者 王超 蒋远大 胡久松 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期73-80,共8页

为了降低航天器的质量,提高使用寿命,满足商业航天小卫星电推进系统需求,概述了电源处理单元(power processing unit,PPU)数字化设计的需求及屏栅电源设计方案,针对电源处理单元的高精度、高稳定性、快速响应的要求,采用BUCK方案和全桥... 为了降低航天器的质量,提高使用寿命,满足商业航天小卫星电推进系统需求,概述了电源处理单元(power processing unit,PPU)数字化设计的需求及屏栅电源设计方案,针对电源处理单元的高精度、高稳定性、快速响应的要求,采用BUCK方案和全桥电路设计屏栅电源。以STM32微控制器为核心设计数字化加热电源和屏栅电源,实现卫星平台/地检设备的数据采集遥测,电源输出电压参数的改变。实验结果表明:三个数字化电源的控制精度均小于3%,数字化控制的电源处理单元具有灵活调整的特点,能够有效减少控制板体积。 展开更多

关键词 离子电推进 数字化电源 电源处理单元 屏栅电源 控制单元

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亚太6E卫星电推进分系统设计与验证

11

作者 邹达人 李烽 +4 位作者 刘家涛 张浩石 李晨光 高俊 王宝军 《航天器工程》 北大核心 2025年第1期95-100,共6页

电推进具有大比冲和长寿命的特点,带来的低推进剂消耗可以在卫星起飞质量不变的情况下提高有效载荷的承载能力。文章介绍了国内首颗高轨全电推进卫星亚太6E的电推进分系统设计,其中包括电推进分系统的配置组成状态,也介绍了其在轨工作... 电推进具有大比冲和长寿命的特点,带来的低推进剂消耗可以在卫星起飞质量不变的情况下提高有效载荷的承载能力。文章介绍了国内首颗高轨全电推进卫星亚太6E的电推进分系统设计,其中包括电推进分系统的配置组成状态,也介绍了其在轨工作的电参数、温度特性。亚太6E卫星验证了离子电推进和霍尔电推进轨道转移技术,以及离子及霍尔双模式电推进分系统的兼容性,其电推进分系统设计可用于其他航天器。 展开更多

关键词 亚太6E卫星 电推进分系统 离子电推进 霍尔电推进

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离子与霍尔电推进性能和质量的工程数据模型 被引量：7

12

作者 张天平 张雪儿 李璇 《火箭推进》 CAS 2022年第1期1-13,共13页

为了提供航天工程任务设计时优选离子或霍尔电推进的通用对比分析方法,基于工程数据建立了包括推力器、电源处理单元、推力器选择单元、控制单元、推进剂气瓶、调压单元、流率单元、推力器支架、电缆、管路等产品的电推进的性能和质量... 为了提供航天工程任务设计时优选离子或霍尔电推进的通用对比分析方法,基于工程数据建立了包括推力器、电源处理单元、推力器选择单元、控制单元、推进剂气瓶、调压单元、流率单元、推力器支架、电缆、管路等产品的电推进的性能和质量经验模型。在此基础上通过推导建立了电推进系统干质量通用模型,模型变量参数包括推力器功率、推力器数量和推进剂量等。应用电推进模型对两种电推进的性能和工程应用效益进行了对比分析,结果表明存在针对具体任务优选电推进类型的必要性。 展开更多

关键词 性能模型 质量模型 离子电推进 霍尔电推进 工程数据

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全电推进GEO卫星离子与霍尔电推进系统效能对比分析

13

作者 赵志伟 张雪儿 +2 位作者 张天平 冉文亮 李璇 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2022年第4期76-83,共8页

提出了一种全电推进GEO卫星工程通用的优选离子或霍尔电推进的对比分析方法:利用离子和霍尔电推进单机的质量模型,建立了离子和霍尔电推进系统的全质量模型;针对包括和不包括一次电源情况,应用系统全质量模型分别进行了全电推进GEO卫星... 提出了一种全电推进GEO卫星工程通用的优选离子或霍尔电推进的对比分析方法:利用离子和霍尔电推进单机的质量模型,建立了离子和霍尔电推进系统的全质量模型;针对包括和不包括一次电源情况,应用系统全质量模型分别进行了全电推进GEO卫星轨道转移任务和全寿命(轨道转移和全位置保持)任务中两种电推进质量效益的对比分析,得到了卫星发射质量在1000~3000 kg范围内具有工程参考价值的结果。 展开更多

关键词 全电推进GEO卫星 质量模型 效能 对比分析 离子电推进 霍尔电推进

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大功率等离子体电推进研究进展 被引量：14

14

作者 杭观荣 梁伟 +1 位作者 张岩 康小录 《载人航天》 CSCD 2016年第2期175-185,共11页

大功率等离子体电推进具有推力大、比冲高、效率高、尺寸小等优势,是载人深空探测任务最具竞争力的推进技术之一。针对稳态等离子体推力器、阳极层推力器、磁等离子体动力推力器、可变比冲磁等离子体推力器和螺旋波推力器等,对等离子体... 大功率等离子体电推进具有推力大、比冲高、效率高、尺寸小等优势,是载人深空探测任务最具竞争力的推进技术之一。针对稳态等离子体推力器、阳极层推力器、磁等离子体动力推力器、可变比冲磁等离子体推力器和螺旋波推力器等,对等离子体电推进的国内外研究进展进行了论述。从大功率等离子体推力器、超大容量推进剂贮存与供应、大功率高电压电能变换与供应、大功率等离子体推力器试验验证等角度分析了大功率等离子体电推进的关键技术,对我国大功率磁等离子体电推进的发展提出了梳理需求、制定技术路线、提升成熟度和进行集成演示等建议。 展开更多

关键词 载人深空探测 大功率等离子体电推进 稳态等离子体推力器 阳极层推力器 磁等离子体动力推力器

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兰州空间技术物理研究所电推进新进展 被引量：38

15

作者 张天平 《火箭推进》 CAS 2015年第2期7-12,32,共7页

兰州空间技术物理研究所是我国电推进技术研究和产品研制的主要单位。2014年兰州空间技术物理研究所在电推进发展中取得了多方面的重要进展,分别从空间飞行试验、型号产品研制、新产品开发、专业技术基础研究等方面进行了总结性的系统... 兰州空间技术物理研究所是我国电推进技术研究和产品研制的主要单位。2014年兰州空间技术物理研究所在电推进发展中取得了多方面的重要进展,分别从空间飞行试验、型号产品研制、新产品开发、专业技术基础研究等方面进行了总结性的系统介绍。空间飞行试验包括了SJ-9A卫星离子电推进系统和XY-2卫星霍尔电推进系统,型号产品研制包括了DFH-3B平台首发卫星LIPS-200离子电推进系统、DFH-5卫星平台和全电推进卫星平台的LIPS-300离子电推进系统及LEO大型航天器主动电位控制系统,正在研发的新产品包括LIPS-200+,LIPS-100和LIPS-400等离子推力器及LHT-140霍尔推力器,电推进专业技术基础研究工作主要包括栅极组件工作寿命分析及概率性评估、放电室性能分析及优化以及基于等离子体能量沉积的推力器热分析等。 展开更多

关键词 离子电推进系统 霍尔电推进系统 产品研制 技术进展

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离子推进系统仿真与故障诊断研究 被引量：2

16

作者 任思远 任军学 +5 位作者 李宗良 宋飞 张宇 袁天楠 王墨戈 汤海滨 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期139-149,共11页

离子电推进系统由于组成复杂,发生故障的概率大大增加,通过系统仿真并在此基础上开展故障诊断研究,对于识别故障原因及保障离子推力器系统正常工作具有重要作用。本文结合离子电推进系统各子系统数学模型,利用Matlab/Simulink实现了离... 离子电推进系统由于组成复杂,发生故障的概率大大增加,通过系统仿真并在此基础上开展故障诊断研究,对于识别故障原因及保障离子推力器系统正常工作具有重要作用。本文结合离子电推进系统各子系统数学模型,利用Matlab/Simulink实现了离子推力器系统仿真模型,基于LIPS-300离子推力器数据,对其性能进行了仿真,仿真模型输出结果与相关文献中已有的结果一致。采用该系统仿真模型结合故障因子,对故障状态的离子推力器系统进行了仿真,利用得到的故障数据与Matlab神经网络工具箱建立了离子推力器故障诊断系统。利用仿真模型额外生成另一组已知对应故障模式的故障状态运行数据,并利用该组数据对故障诊断系统进行了诊断能力测试,系统诊断结果与其已知对应故障模式相比,正确率为93.8%。 展开更多

关键词 离子电推进 系统仿真 神经网络 故障模式 故障诊断

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“实践9号”卫星电推进首次在轨试验验证 被引量：9

17

作者 刘一薇 《深空探测学报》 2017年第3期245-251,共7页

"实践9号"A/B新技术试验卫星于2012年10月14日在太原卫星发射中心成功发射,经过3年多的在轨考核和试验验证,圆满完成了卫星使命,其中离子和霍尔电推进在轨首次试验验证,进行了性能标定,分别进行了200余次的点火试验,各项指标... "实践9号"A/B新技术试验卫星于2012年10月14日在太原卫星发射中心成功发射,经过3年多的在轨考核和试验验证,圆满完成了卫星使命,其中离子和霍尔电推进在轨首次试验验证,进行了性能标定,分别进行了200余次的点火试验,各项指标满足要求。为我国的电推进技术的在轨应用奠定了基础。 展开更多

关键词 实践9号A卫星 霍尔电推进 离子电推进

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碘工质射频离子推力器栅极系统束流特性仿真 被引量：3

18

作者 张元哲 韩先伟 +2 位作者 杨振宇 鲁海峰 谭畅 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第6期115-124,共10页

为分析碘工质射频离子推力器束流特性,应用粒子云网格算法(PIC),对碘工质射频离子推力器栅极系统进行三维数值仿真。碘工质电离产物中除了大量存在的I^(+),还包含少量I^(+)_(2)、I^(2+)、I^(3+)几种多价离子。对添加多价离子前后束流特... 为分析碘工质射频离子推力器束流特性,应用粒子云网格算法(PIC),对碘工质射频离子推力器栅极系统进行三维数值仿真。碘工质电离产物中除了大量存在的I^(+),还包含少量I^(+)_(2)、I^(2+)、I^(3+)几种多价离子。对添加多价离子前后束流特性的仿真结果进行对比,得出该栅极系统离子空间分布、电势分布、离子相空间分布以及束流、束流发散角,并对变密度工况下束流大小进行统计。计算结果表明,程序能较好地模拟离子在栅极系统中的运动情况:添加多价离子后,等离子体悬浮电势有所上升,鞍点电势有所下降,但整体电势分布的变化幅度较小;添加多价离子后束流大小略有增加,束流发散角略有减小,通过理论分析可知仿真所得理论推力及理论比冲均有小幅度增加;放电室等离子体数密度增加到约2.4×10^(17)m^(-3)时,该栅极系统达到了束流引出的极限,后续增大等离子体密度引出束流不增反降。模拟结果可以为碘工质射频离子推力器栅极系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 射频离子电推进 碘工质 栅极系统 PIC算法 束流特性

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