毛细管脉冲等离子体推力器等离子羽流分团现象与等效速度测量 被引量：1

1

作者 王亚楠 靳丽云 +4 位作者 任林渊 刘彤宇 丁卫东 孙安邦 李林 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期242-252,共11页

毛细管型脉冲等离子体推力器采用固态工质,电热加速机制,结构简单可靠,是一种具有应用价值的微纳卫星低功率电推进系统。本文建立电学和光学联合诊断系统,对毛细管脉冲等离子体推力器等离子体羽流演变过程进行了研究。由于放电电流振荡... 毛细管型脉冲等离子体推力器采用固态工质,电热加速机制,结构简单可靠,是一种具有应用价值的微纳卫星低功率电推进系统。本文建立电学和光学联合诊断系统,对毛细管脉冲等离子体推力器等离子体羽流演变过程进行了研究。由于放电电流振荡,推力器等离子体羽流存在二次建立过程。初始阶段等离子体羽流中主要包含带电粒子组分,二次建立阶段等离子体羽流主要包含中性成分。利用光电二极管阵列和窄带滤光片建立了飞行时间法,获得了不同放电电压、腔体内径和腔体长度下等离子体羽流分团的等效速度演变特性。结果表明,电热加速机制能够使带电组分和中性成分获得较为良好的加速效果(>10km/s)。在一定放电能量下,放电腔体长度小于25mm有利于获得较优性能参数。等离子体羽流等效速度结果能够较为准确地反映推力器输出比冲和效率参数变化规律,可作为推力器输出参数便捷有效的评估手段。 展开更多

关键词 毛细管脉冲等离子体推力器 等离子体羽流 飞行时间法 等效速度 二次建立过程

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失效航天器等离子羽流消旋建模与最优制导研究 被引量：1

2

作者 代洪华 左宸昊 +1 位作者 赵弘骞 商崇余 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第3期54-63,共10页

为克服等离子羽流无序性强、动力学模型复杂的问题,使用神经网络建立消旋力矩快速计算模型,实现高效、高精度的消旋动力学解算.针对传统制导律难以处理复杂翻滚目标的弊端,提出章动抑制原则,并建立自旋章动耦合目标的最优羽流指向制导律... 为克服等离子羽流无序性强、动力学模型复杂的问题,使用神经网络建立消旋力矩快速计算模型,实现高效、高精度的消旋动力学解算.针对传统制导律难以处理复杂翻滚目标的弊端,提出章动抑制原则,并建立自旋章动耦合目标的最优羽流指向制导律.仿真结果表明基于神经网络的高效计算模型可在同等精度下大幅度减少力矩计算时间,最优制导律可实现复杂章动目标的快速稳定.本研究从在轨计算与任务执行策略两方面显著提升了消旋效率,为利用等离子羽流的在轨操控任务奠定了理论基础. 展开更多

关键词 失效航天器 消旋 等离子羽流 神经网络 最优制导律

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永磁喷管对毛细管型脉冲等离子体推力器羽流的影响特性研究

3

作者 靳丽云 李林 +4 位作者 贾晴晴 周珂辉 孙安邦 丁卫东 王亚楠 《推进技术》 北大核心 2025年第3期274-284,共11页

毛细管型脉冲等离子体推力器能够在低功率条件下实现较高的总体效率,具有良好的发展前景。为了进一步提升微型电推进系统性能,本文建立基于永磁体的磁喷管结构,对毛细管推力器羽流特性开展研究,利用光电联合诊断系统,分析“收敛-扩张”... 毛细管型脉冲等离子体推力器能够在低功率条件下实现较高的总体效率,具有良好的发展前景。为了进一步提升微型电推进系统性能,本文建立基于永磁体的磁喷管结构,对毛细管推力器羽流特性开展研究,利用光电联合诊断系统,分析“收敛-扩张”和“扩张”型磁场拓扑下推力器羽流特性,讨论了磁喷管中的等离子体加速机制。实验结果表明,磁喷管引发二次电离过程,磁喷管的磁场拓扑能对等离子体羽流产生径向收缩和轴向加速效应,提高推力器的推进性能。在一定范围内磁场越强,磁喷管约束和加速效果越好。使用23.3 mm厚度(B_(max)=0.30 T)磁体时离子速度可达30.08 km/s,比无磁喷管时提升了20%。改变磁场构型时,扩张型磁场可以加速更多的快离子。 展开更多

关键词 毛细管脉冲等离子体推力器 磁喷管 等离子体羽流 二次电离 粒子加速

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稳态等离子体推力器羽流数值模拟 被引量：1

4

作者 钱中 王平阳 +1 位作者 杜朝辉 康小录 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期484-488,共5页

以国内研制的稳态等离子体推力器羽流为研究对象,建立了基于粒子单元法和直接蒙特卡罗模拟法的数值仿真模型,简化了电子动量方程,运用Boltzmann关系式求解了等离子体电势,研究了羽流电子数密度、离子电流密度及流场温度分布。通过与实... 以国内研制的稳态等离子体推力器羽流为研究对象,建立了基于粒子单元法和直接蒙特卡罗模拟法的数值仿真模型,简化了电子动量方程,运用Boltzmann关系式求解了等离子体电势,研究了羽流电子数密度、离子电流密度及流场温度分布。通过与实验数据和已有数值结果对比,以验证模型和编制的程序。研究表明,羽流出口下游0.3-1.0 m处的羽流中心电子数密度约为2.5×10^16-5×10^15m^-3,电流密度约为65-1 A/m^2。文中工作对分析等离子体羽流污染具有参考意义。 展开更多

关键词 电推力器 等离子体羽流 粒子单元法(PIC) 直接蒙特卡罗模拟法(DSMC)

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纳秒激光烧蚀铝等离子体羽流膨胀特性实验 被引量：11

5

作者 常浩 金星 周伟静 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第S01期43-46,共4页

为研究纳秒激光烧蚀铝产生的等离子体羽流膨胀速度特性,采用波长1 064 nm,脉宽10 ns,功率密度～1.3×108W/cm2YAG激光器烧蚀铝靶材,得到100 ns内铝等离子体在～260 Pa背景压力下的膨胀照片。通过对拍摄照片数据处理得到,等离子体羽... 为研究纳秒激光烧蚀铝产生的等离子体羽流膨胀速度特性,采用波长1 064 nm,脉宽10 ns,功率密度～1.3×108W/cm2YAG激光器烧蚀铝靶材,得到100 ns内铝等离子体在～260 Pa背景压力下的膨胀照片。通过对拍摄照片数据处理得到,等离子体羽流膨胀速度相对于靶面法线方向大致呈轴对称分布,且高斯函数可以很好地描述烧蚀等离子体羽流速度分布。 展开更多

关键词 激光烧蚀 ICCD拍照 等离子体羽流 激光诱导等离子体

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纳秒脉冲激光斜入射辐照铝靶等离子体羽流及微冲量特性研究 被引量：1

6

作者 于程浩 叶继飞 +2 位作者 周伟静 常浩 郭威 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期933-939,共7页

为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理,直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段,但激光烧蚀包含多种物理过程,仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理,脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程,因... 为研究脉冲激光斜入射烧蚀铝靶冲量耦合机理,直接测量其宏观冲量耦合特性是其中一种手段,但激光烧蚀包含多种物理过程,仅仅研究其宏观力学性能难以深入分析冲量形成机理,脉冲激光烧蚀形成的等离子体羽流喷射是诱发力学效应的重要过程,因此,在研究宏观力学性能的基础上,通过开展脉冲激光斜入射烧蚀铝靶等离子体羽流及发射光谱特性测量研究,深入分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理。围绕单脉冲1064nm激光斜入射烧蚀铝靶开展研究,首先通过构建高速摄影测量系统和发射光谱测量系统,获得了典型激光能量密度斜入射烧蚀铝靶产生的等离子体羽流图像、等离子体光谱图像和等离子体发射光谱,基于等离子体发射光谱,利用Boltzmann作图法和Stark展宽法,分别研究了脉冲激光多种斜入射角度下等离子体温度、电子数密度随能量密度的变化关系;通过搭建扭摆微冲量测量系统,研究了脉冲激光多种斜入射角度下,沿着激光入射方向的冲量耦合系数随能量密度的变化。研究中遵循从羽流微尺度演化过程到冲量宏观力学性能测量分析的研究思路。实验结果表明,随着能量密度的增加,等离子体羽流发光强度增强,羽流离化程度增加,等离子体温度、电子数密度均先迅速增加,冲量耦合系数也迅速增加;当能量密度大于15 J·cm^(-2)时,由于等离子体屏蔽效应,等离子体温度、电子数密度均逐渐趋于饱和,最终导致冲量耦合系数随着能量密度的增加而减小;此外,随着入射角度的增加,等离子体温度、电子数密度均逐渐减小,导致冲量耦合系数也随之减小。研究结果表明,利用高速摄影和发射光谱可较好地分析脉冲激光烧蚀冲量耦合机理,研究结果可为激光空间碎片清除、空间微推力器、空间非合作目标消旋等空间应用的关键参数优化提供参考。 展开更多

关键词 激光烧蚀 斜入射 等离子体羽流 高速摄影 发射光谱 等离子体屏蔽 冲量耦合

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真空环境下脉冲激光烧蚀等离子体羽流特性分析

7

作者 常浩 金星 林正国 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期128-133,共6页

激光清除空间碎片利用的是高能脉冲激光烧蚀固体靶材的冲量耦合效应,对于空间碎片来说,激光辐照下的反冲冲量取决于碎片等离子体羽流的喷射过程,并且会随着激光辐照方向的变化而变化。因此,有必要研究空间碎片激光辐照下的等离子体羽流... 激光清除空间碎片利用的是高能脉冲激光烧蚀固体靶材的冲量耦合效应,对于空间碎片来说,激光辐照下的反冲冲量取决于碎片等离子体羽流的喷射过程,并且会随着激光辐照方向的变化而变化。因此,有必要研究空间碎片激光辐照下的等离子体羽流特性。针对等离子体羽流的流场超高速、瞬态、强自发光背景、小尺度的技术难点,采用纳秒级曝光、多幅照片精确拼接技术,采用高速相机和激光器同步时序控制技术,实现纳秒级时间分辨率、亚微米级空间分辨率的流场演化信息定量测量,实验获得典型碎片材料等离子体羽流演化特性,以及不同激光入射角度下的等离子体羽流演化过程,实验结果可揭示反喷冲量形成规律。 展开更多

关键词 等离子体羽流 激光烧蚀 阴影法 辐照角度 空间碎片

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中频正弦电压下大气压氦等离子体射流的产生机理 被引量：9

8

作者 邵先军 江南 +1 位作者 张冠军 曹则贤 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1697-1703,共7页

为了探讨He大气压等离子体射流(APPJ)的产生机理,采用增强型电荷耦合元件(ICCD)分别拍摄HeAPPJ的纵截面和横截面图像发现,He在17kHz中频正弦外施电压下正负半周的APPJ图像不对称,在正半周电压下,He APPJ以空间流光的形式向石英管口传输... 为了探讨He大气压等离子体射流(APPJ)的产生机理,采用增强型电荷耦合元件(ICCD)分别拍摄HeAPPJ的纵截面和横截面图像发现,He在17kHz中频正弦外施电压下正负半周的APPJ图像不对称,在正半周电压下,He APPJ以空间流光的形式向石英管口传输,至石英管外转换为沿He/Air界面传输的沿面放电;而在负半周电压下,He APPJ传播较正半周下短,为一种典型的存在于He气流中的电晕放电现象。研究APPJ长度与管内介质阻挡放电(DBD)放电模式的关系发现,随着外施电压的升高,DBD放电将依次呈现出"倍周期"、"混沌"、"流光-辉光过渡"、"非对称辉光"、"对称辉光"和"辉光+丝状"等6种模式,各个模式的放电电流波形具有不同的特征,等离子体羽流长度并不是单纯地随着外施电压增大而增长的量,而是放电所产生的He激发态粒子浓度与放电对气流的扰动两方面共同作用的结果。 展开更多

关键词 大气压等离子体射流(APPJ) 沿面放电 电晕放电 介质阻挡放电(DBD) 放电模式 等离子体羽流长度

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Langmuir双探针测量Hall推力器羽流特性 被引量：2

9

作者 白耀忠 王平阳 +2 位作者 康小录 于水淋 乔彩霞 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期368-371,共4页

应用Langmuir双探针测量了距离Hall推力器出口30～100cm的羽流特性。实验中真空舱压力保持在5×10^-4～2×10^-3Pa之间。实验证明，电子温度和数密度随着角度和轴向距离的变化而变化，但羽流中远场的电子温度变化幅度很小，基... 应用Langmuir双探针测量了距离Hall推力器出口30～100cm的羽流特性。实验中真空舱压力保持在5×10^-4～2×10^-3Pa之间。实验证明，电子温度和数密度随着角度和轴向距离的变化而变化，但羽流中远场的电子温度变化幅度很小，基本稳定在0．455eV左右；电子数密度随着与轴向距离和中心轴夹角的增加而减小。实验结果可为高性能的Hall推力器设计提供参考依据，并为等离子体羽流的数值模拟提供输入条件和验证依据。 展开更多

关键词 Hall推力器^+ Langmuir双探针^+ 等离子体羽流^+

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脉冲金属离子等离子体推进器的等离子体生成和传播特性 被引量：1

10

作者 田甲 刘文正 +1 位作者 张文俊 姜希涛 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期167-179,共13页

综述了不同阳极结构脉冲金属离子等离子体推进器的放电特性、等离子体生成及传播特性。首先,讨论了一种带有绝缘套筒的裸阳极推进器结构。对比分析了无、有绝缘套筒的裸阳极推进器的等离子体生成及传播特性的区别。结果表明,绝缘套筒阻... 综述了不同阳极结构脉冲金属离子等离子体推进器的放电特性、等离子体生成及传播特性。首先,讨论了一种带有绝缘套筒的裸阳极推进器结构。对比分析了无、有绝缘套筒的裸阳极推进器的等离子体生成及传播特性的区别。结果表明,绝缘套筒阻碍了阴极近旁带电粒子的径向运动,提高了沿绝缘套筒轴向喷射出去的等离子体的喷射性能。此外,发现采用裸阳极推进器结构放电过程中会有大量带电粒子进入阳极。其次,讨论了一种绝缘阳极推进器结构。结果表明,采用绝缘阳极结构进一步提高了沿绝缘套筒轴向喷射出去的等离子体密度。但是,与裸阳极推进器结构相比,等离子体的生成量减少。再次,讨论了一种微孔绝缘阳极推进器结构。结果表明,与裸阳极推进器结构相比,采用微孔绝缘阳极推进器结构生成的等离子体的密度峰值和传播速度峰值分别提高了12.6倍、3.9倍。最后,分别讨论了一种螺旋阳极推进器结构和一种多阳极推进器结构。结果表明,这两种推进器结构分别利用放电过程中形成的自磁场及电场有效提高了等离子体羽流的定向喷射性能。本研究可以为金属等离子体喷射性能的提高以及脉冲金属离子等离子体推进器的设计提供支持。 展开更多

关键词 脉冲金属离子等离子体推进器 等离子体羽流 绝缘阳极 微孔绝缘阳极 螺旋阳极 多阳极

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纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片动态响应的仿真研究 被引量：3

11

作者 张萌 方英武 张广鹏 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期541-546,共6页

为了研究纳秒脉冲激光与铝靶碎片的相互作用规律,建立了纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片的动态响应仿真模型,采用COMSOL软件分析了不同作用时间和不同入射激光功率下的等离子体反喷羽流动力学特性,得到了不同激光参数变化对脉冲激光辐照铝靶... 为了研究纳秒脉冲激光与铝靶碎片的相互作用规律,建立了纳秒脉冲激光辐照铝靶碎片的动态响应仿真模型,采用COMSOL软件分析了不同作用时间和不同入射激光功率下的等离子体反喷羽流动力学特性,得到了不同激光参数变化对脉冲激光辐照铝靶碎片产生等离子体反喷羽流的演化规律。结果表明,相同脉冲激光功率作用下等离子体羽流反喷速度随作用时间的增加而增大;相同脉冲激光时间作用下,随着激光功率增加,等离子体反喷羽流的最大速度也不断增大;由于受等离子体屏蔽效应的影响,反喷羽流速度在25μs附近达到最大,在700 kW时最大速率为1.87×104 m/s,此时等离子体反喷羽流扩散半径增加了17 mm。该研究为纳秒脉冲激光辐照铝靶空间碎片降轨移除工程化应用提供了理论参考。 展开更多

关键词 激光技术 等离子体羽流 数值模拟 反喷速度 空间碎片

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天基平台激光清除厘米级空间碎片关键问题探讨 被引量：17

12

作者 洪延姬 金星 常浩 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期1-6,共6页

利用激光方式清除低轨大量的厘米级空间碎片已经成为国际上的研究热点。激光清除空间碎片是巧妙地利用了碎片在激光辐照下的冲量耦合特性和冲量作用下的减速降轨特性。围绕着冲量耦合和减速降轨特性,讨论了激光辐照下空间碎片等离子体... 利用激光方式清除低轨大量的厘米级空间碎片已经成为国际上的研究热点。激光清除空间碎片是巧妙地利用了碎片在激光辐照下的冲量耦合特性和冲量作用下的减速降轨特性。围绕着冲量耦合和减速降轨特性,讨论了激光辐照下空间碎片等离子体羽流喷射、激光辐照空间碎片冲量耦合效应测试、天基平台激光辐照下空间碎片轨道预测以及用于碎片清除的天基平台激光器参数设计四个关键问题,分析了涉及的技术难点,可采用的研究方法,以及能够实现的技术水平。通过对关键技术问题的探讨,为进一步开展天基激光清除碎片技术工程化奠定基础。 展开更多

关键词 天基激光 空间碎片 等离子体羽流 冲量 降轨

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