固体烧蚀型射频离子推进技术研究
文献类型:学位论文
作者 | 付佳豪![]() |
答辩日期 | 2024-05-13 |
文献子类 | 硕士 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 北京 |
导师 | 段俐 ; 贺建武 |
关键词 | 电推进技术 射频离子推力器 射频等离子体桥中和器射频等离子体桥中和器 聚四氟乙烯 固体烧蚀 |
学位专业 | 材料工程 |
其他题名 | Study on solid ablation radio frequency ion propulsion technol ogy |
英文摘要 | 射频离子推力器由于其推力连续可调、寿命长,比冲大和工质利用率高等 优点,成为电推力器研究的一大热点。目前射频离子推力器主要使用的推进工 质为氙气、氪气等稀有气体,但这类气体地球储量极少并且价格昂贵。为了降 低成本并优化推进系统结构,研究者们尝试使用固体碘作为推进工质,相继开 展了固态工质射频离子推进技术研究。目前此类型推进工质的应用技术,需要 推进系统具有工质加热单元和流量控制单元,整体系统复杂性仍然较高。为了 进一步降低系统复杂度,本文参考烧蚀型固态工质电推力器,开展无固态工质 气化供给单元的固体烧蚀型射频离子推力技术研究。 首先,利用放电室内径为 4cm 射频离子推力器(Radio frequency ion thrust er,RIT)RIT-4研究了其以聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)为工质 的稳定工作模式。在点火时通入一定量 Xe 气并维持功率不变,推力器的离子束 流呈先上升后下降的变化趋势,当离子束流趋于稳定时即可将氙气流量降至0, 完全依靠 PTFE分解出的气体来实现等离子体的自持放电,推力器可以持续稳定 的工作。 然后,使用平面探针测试了 RIT-4 分别以氙气和 PTFE 作为工质时的离子束 流密度和等离子体特性。发现在没有中和器的情况下,以 PTFE为工质时的离子 束流悬浮电位比以 Xe 气为工质时的离子束流低很多,而 PTFE 的离子束流发散 角要更大,约为 20°。通过测量参数评估出 RIT-4 以 PTFE 工作时当前能达到的 指标:推力为 1.02mN,比冲为 1236.17s,功推比为 93.14 W/mN,电效率为 44.5 %,工质利用率为 14.1%。 最后,实验研究了射频等离子体桥中和器 RPN-4 电子引出特性,实验发现 发射孔径的变化,会对中和器电子引出电压、饱和电流和工质利用系数产生较 大的影响,且在部分孔径下发现了电子束流随引出电压上升时出现二次跃变现 象。根据工质利用系数和电子引出功耗比分析得到中和器最优发射孔径为 1.5 mm,当电子束流引出为 1 A 时,工质利用系数达到 27.7,电子引出功耗比为 94.6 W/A。 |
语种 | 中文 |
源URL | [http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/95445] ![]() |
专题 | 力学研究所_国家微重力实验室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 付佳豪. 固体烧蚀型射频离子推进技术研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式: OAI收割
来源:力学研究所
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