發(fā)布時間：2021-06-08 20:28

　　隨著空間電推進技術的發(fā)展和全電推衛(wèi)星平臺的提出,電推進技術受到空前矚目。磁屏蔽霍爾推力器是霍爾推力器的優(yōu)化產品,其獨特的磁場位形及壁面匹配設計使得壁面侵蝕速率至少下降了2～3個數(shù)量級,在保證高比沖、高推力、高可靠性的前提下,大幅增加了推力器的壽命,極大拓寬了霍爾推力器的應用領域,具有廣闊的應用前景。然而,由于其加速區(qū)沒有壁面約束、徑向電場力大等原因,磁屏蔽霍爾推力器羽流發(fā)散程度較嚴重,制約了其發(fā)展應用�；诖�,本文對磁屏蔽霍爾推力器各羽流影響因素進行了仿真、實驗,具體開展工作如下:首先,研究了磁力線傾斜方向對磁屏蔽霍爾推力器束流特性的影響。通過調整磁極法設計了磁力線內傾、平直、外傾的傾斜形貌,在實驗數(shù)據(jù)的基礎上進行仿真分析,并與傳統(tǒng)霍爾推力器進行對比。仿真結果表明,磁力線內傾時,磁屏蔽霍爾推力器通道中心處離子密度更高,羽流發(fā)散程度小,放電性能更優(yōu)。其次,研究了磁分界面形態(tài)對磁屏蔽霍爾推力器束流特性的影響。通過增設局部外殼的方法改變磁分界面形態(tài),分別進行不同磁分界面形態(tài)、包含磁分界面與否的對比仿真。仿真結果表明,陰極邊界距磁分界面越近,電子升溫過程發(fā)生的越早,徑向電場越小,推力器性能越好... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

霍爾推力器磁場內外示意圖

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-要因素。因此，對羽流特性的研究迫在眉睫。1.2.國內外研究現(xiàn)狀及分析1.2.1.磁屏蔽霍爾推力器羽流研究現(xiàn)狀美國噴氣推進實驗室（JetPropulsionLaboratory，JPL）于2010年提出磁屏蔽霍爾推力器概念，并于2012年公布了磁屏蔽霍爾推力器的性能[9]，文章中對傳統(tǒng)霍爾推力器H6以及在H6基礎上設計的磁屏蔽霍爾推力器H6MS進行了法拉第探針診斷，并以95%離子電流計算了羽流發(fā)散半角。實驗測得，磁屏蔽H6MS型號羽流發(fā)散半角為20°，而無磁屏蔽的H6推力器羽流發(fā)散半角為15°，磁屏蔽型號羽流發(fā)散半角相對于非磁屏蔽增大了34%。在RyanWilliamConversano的博士論文中，給出了JPL與UCLA（加州大學洛杉磯分校）聯(lián)合研制的磁屏蔽霍爾推力器MaSMi-40、MaSMi-60的性能參數(shù)[14]。其中，法拉第探針診斷計算得到MaSMi-40推力器95%離子電流的羽流發(fā)散半角為43°，大羽流發(fā)散角可能是由于通道電離區(qū)上游磁場不對稱的原因導致的；且該推力器存在過熱現(xiàn)象，在過熱時，磁場區(qū)域導磁系數(shù)降低，電離區(qū)會向通道上游移動，通道電離區(qū)上游磁場不對稱現(xiàn)象愈發(fā)嚴重，羽流與壁面相互影響，導致性能會進一步下降，羽流發(fā)散半角達到48°。圖1-3H6MS推力器電子溫度分布圖1-4MaSMi-60推力器電子溫度分布積累了MaSMi-40的經驗后，在此基礎上進行優(yōu)化，設計了一款新的磁屏蔽霍爾推力器MaSMi-60。實驗測得在不同工況下工作時，MaSMi-60的羽流發(fā)散半角為31°~34°，羽流發(fā)散性能相較于MaSMi-40已有較大提高，但其羽流發(fā)散半角相比于H6MS的20°仍然偏高。根據(jù)熱化電勢假設，電子溫度的分界線與磁力線重合，因此從圖1-3、圖1-4的電子溫度分布中可以看出，MaSMi-60推力器出

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-要因素。因此，對羽流特性的研究迫在眉睫。1.2.國內外研究現(xiàn)狀及分析1.2.1.磁屏蔽霍爾推力器羽流研究現(xiàn)狀美國噴氣推進實驗室（JetPropulsionLaboratory，JPL）于2010年提出磁屏蔽霍爾推力器概念，并于2012年公布了磁屏蔽霍爾推力器的性能[9]，文章中對傳統(tǒng)霍爾推力器H6以及在H6基礎上設計的磁屏蔽霍爾推力器H6MS進行了法拉第探針診斷，并以95%離子電流計算了羽流發(fā)散半角。實驗測得，磁屏蔽H6MS型號羽流發(fā)散半角為20°，而無磁屏蔽的H6推力器羽流發(fā)散半角為15°，磁屏蔽型號羽流發(fā)散半角相對于非磁屏蔽增大了34%。在RyanWilliamConversano的博士論文中，給出了JPL與UCLA（加州大學洛杉磯分校）聯(lián)合研制的磁屏蔽霍爾推力器MaSMi-40、MaSMi-60的性能參數(shù)[14]。其中，法拉第探針診斷計算得到MaSMi-40推力器95%離子電流的羽流發(fā)散半角為43°，大羽流發(fā)散角可能是由于通道電離區(qū)上游磁場不對稱的原因導致的；且該推力器存在過熱現(xiàn)象，在過熱時，磁場區(qū)域導磁系數(shù)降低，電離區(qū)會向通道上游移動，通道電離區(qū)上游磁場不對稱現(xiàn)象愈發(fā)嚴重，羽流與壁面相互影響，導致性能會進一步下降，羽流發(fā)散半角達到48°。圖1-3H6MS推力器電子溫度分布圖1-4MaSMi-60推力器電子溫度分布積累了MaSMi-40的經驗后，在此基礎上進行優(yōu)化，設計了一款新的磁屏蔽霍爾推力器MaSMi-60。實驗測得在不同工況下工作時，MaSMi-60的羽流發(fā)散半角為31°~34°，羽流發(fā)散性能相較于MaSMi-40已有較大提高，但其羽流發(fā)散半角相比于H6MS的20°仍然偏高。根據(jù)熱化電勢假設，電子溫度的分界線與磁力線重合，因此從圖1-3、圖1-4的電子溫度分布中可以看出，MaSMi-60推力器出

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間電推進應用及技術發(fā)展趨勢[J]. 田立成,王小永,張?zhí)炱?  火箭推進. 2015(03)
[2]電推進技術的研究應用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 張郁.  火箭推進. 2005(02)
[3]電推進研究的技術狀態(tài)和發(fā)展前景[J]. 毛根旺,韓先偉,楊涓,何洪慶.  推進技術. 2000(05)

博士論文
[1]霍爾推力器放電過程的光譜特性及光譜診斷方法研究[D]. 顏世林.哈爾濱工業(yè)大學 2019
[2]霍爾推力器壽命周期內電子近壁傳導特性研究[D]. 李鴻.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[3]大高徑比霍爾推力器的理論與實驗研究[D]. 李杰.哈爾濱工業(yè)大學 2011
[4]氪工質霍爾推力器等離子體束聚焦理論與實驗研究[D]. 寧中喜.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[5]霍爾推力器電子運動行為的數(shù)值模擬[D]. 劉輝.哈爾濱工業(yè)大學 2009

碩士論文
[1]基于粒子方法的霍爾推力器放電特性數(shù)值模擬研究[D]. 高志勇.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]變截面通道霍爾推力器等離子體束聚焦機理研究[D]. 張世強.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3219145