霍爾推力器是一種廣泛應(yīng)用于空間推進(jìn)任務(wù)的電推進(jìn)裝置,具有比沖高、壽命長以及可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。為了滿足不同種類的空間推進(jìn)任務(wù),電推進(jìn)技術(shù)一直在不斷地創(chuàng)新與發(fā)展。霍爾推力器磁場位形和通道寬度是影響推力器性能的重要因素,其對(duì)推力器的影響機(jī)理需要進(jìn)一步探究。本文采用粒子模擬方法（PIC）針對(duì)ATON型P70霍爾推力器放電通道建立二維物理模型,研究霍爾推力器零磁場區(qū)和通道寬度對(duì)等離子體放電特性影響,為推力器磁場位形設(shè)計(jì)和通道寬度選擇提供參考。在建立推力器放電通道二維物理模型的基礎(chǔ)上,通過FEMM軟件設(shè)計(jì)磁場模型得到不同零磁點(diǎn)位置磁場位形,采用粒子模擬方法研究零磁點(diǎn)磁場位形對(duì)推力器離子數(shù)密度、空間電勢、離子徑向速度、電子溫度、電離速率以及比沖等參數(shù)的影響。結(jié)果表明:當(dāng)放電通道中軸線上零磁點(diǎn)位置由陽極向通道出口方向移動(dòng)時(shí),離子數(shù)密度增加,離子徑向速度減小,比沖增大;當(dāng)零磁點(diǎn)位置由通道內(nèi)壁面向外壁面徑向移動(dòng)時(shí),電離區(qū)域也隨之徑向移動(dòng),推力器比沖先減小后增大;當(dāng)零磁點(diǎn)位置靠近內(nèi)壁面時(shí),離子壁面碰撞頻率減小,推力器比沖最大。通過FEMM軟件將推力器磁場模型的壁面內(nèi)徑減小,采用永磁材料代替電磁線圈,在相同磁場... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．２霉?fàn)柾屏ζ鹘Y(jié)構(gòu)圖［７１??＇?ｔ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｈａｌｌ?ｔｈｒｕｓｔｅｒ１７１??（?１?：?．?‘??＇

?零磁場區(qū)及通道寬度對(duì)霍爾推力器放電特性影響研宄???ｍｊＫｍ??圖１．４?Ａ２１００Ｍ衛(wèi)星平臺(tái)［２４］＇??Ｆｉｇ．?１．４?Ａ２１００Ｍ?Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ?ｐｌａｔｆｏｎＴｉｆ２４］??日本由于受到美國的影主要進(jìn)行離＃推力器的研宂，而對(duì)霍爾推力器的研宄發(fā)??展較晚。日本研究霍爾推力器的主要機(jī)構(gòu)有日本航夫局、東京大學(xué)、名古屋大學(xué)以及大??阪大學(xué)。大阪大學(xué)研究制造的ＴＨＴ型霍爾推力器具有較高的推力，且效率達(dá)到５５％［２８＇２９］。??日本為了滿足未來深空探測和火星探測等任務(wù)，研發(fā)了?ＴＨＴ－ＶＩ?５?ｋＷ高比沖霍爾推力??器，該推力器在正常電壓范圍內(nèi)測得的最高比沖為３８４０?ｓ，最大效率達(dá)６１％Ｍ１。除此之??夕卜，日本還研發(fā)了?ＴＡＬＴ－２型霍爾推力器［３｜＇３２］。??表１．１我國霍爾推力器主要發(fā)展型號(hào)定位Ｎ??Ｔａｂ．?１．１?Ｍａｉｎ?ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌｓ?ｏｆ?Ｈａｌｌ?Ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ?ｉｎ?Ｃｈｉｎａ【５］??型號(hào)?推力（ｍＮ）￣比沖（ｓ）?功率（Ｗ）?主要應(yīng)用領(lǐng)域??ＨＥＴ－２０?２０?［２００?４００?低軌微小衛(wèi)星??ＨＥＴ－４０?４０?１５００?６００?低軌衛(wèi)星．，ＧＥＯ?平臺(tái)??ＨＥＴ－８０?８０?１６００?１３５０?ＧＥＯ?平臺(tái)，空間站??ＨＥＴ－３００?８０？３００?１６００？３０００?２２００￣４５００?ＧＥＯ?平臺(tái)，全電推進(jìn)平臺(tái)??ＨＥＴ－７００?１００？７００?１６００？３０００?３０００？１００００?大型ＧＥＯ平臺(tái)，無人深空探測??ＨＥＴ－１５００?２５０？１５００?１６００？３２００?４０００？２００００?大型無人深空探測??

?零磁場區(qū)及通道寬度對(duì)霍爾推力器放電特性影響研宄???影響推力器性能。因此，磁場對(duì)霍爾推力器至關(guān)重要，可以通過磁場優(yōu)化提升推力器性??能，圖１．５表示磁場對(duì)等離子體的控制示意圖。??轉(zhuǎn)＿??電子軌跡?？??電ＳＥ?加速區(qū)?傳異區(qū)??圖１．５磁場對(duì)等離子體的控制示意圖［６７］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｆｉｅｌｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｏｆ?ｐｌａｓｍａ［６７］??美國密歇根大學(xué)通過探針測得ＳＰＴ型霍爾推力器放電通道中的磁場分布，并與??ＮＡＳＡ共同研究得到了?ＮＡＳＡ－１７３Ｍ型霍爾推力器通道出口處的磁場位形，通過改變磁??路結(jié)構(gòu)，測的不同工況下的羽流發(fā)散角。在實(shí)驗(yàn)過程屮，通過在適當(dāng)位置增加線圈改變??放電通道中的磁場位形，得到了具有零磁場區(qū)的磁場位形，提高了磁場對(duì)等離子體的控??制效果，得到了性能更高的ＮＡＳＡ－１７３Ｍｖ２推力器＿１。法國的Ｇａｒｒｉｇｕｅｓ等通過數(shù)值模??擬方法研究了不同磁場位形下推力器的放電特性，結(jié)果顯示：當(dāng)放電通道內(nèi)的磁場位形??具有零磁場區(qū)時(shí)，放電電流更加穩(wěn)定，離子對(duì)壁面轟擊作用更�。郏叮梗荨＃粒疲颍酰悖瑁簦恚幔畹妊�??究了磁場曲率與羽流發(fā)散角的關(guān)系，研究表明：當(dāng)電離區(qū)位于零磁點(diǎn)附近時(shí)，羽流發(fā)散??角顯著減小美國普林斯頓大學(xué)主要針對(duì)小功率的ＳＰＴ霍爾推力器開展研究工作，??研宄發(fā)現(xiàn)：在放電通道內(nèi)布置電極會(huì)影響電勢分布，在通道出口處布置電極可以減少／??羽流發(fā)散［７１＿７２］。日本大阪工業(yè)大學(xué)針對(duì)＇？！＇型霍爾推力器做了大量研究，研究表明：??放電通道內(nèi)磁場位形會(huì)影響放電電流，在質(zhì)ｔ流量保持不變時(shí)，增大磁場強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致放??電電流

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]霍爾推力器磁場及通道寬度對(duì)等離子體放電特性研究影響研究[D]. 胡翔.大連海事大學(xué) 2019
[3]霍爾推力器磁屏蔽磁場構(gòu)型及等離子體放電特性研究[D]. 李文慶.大連海事大學(xué) 2019
[4]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(xué) 2018
[5]霍爾推力器放電通道壁面分割及磁屏蔽效應(yīng)研究[D]. 邊興宇.大連海事大學(xué) 2018
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[8]霍爾推力器中背景磁場對(duì)電子行為影響的數(shù)值研究[D]. 任靜.大連理工大學(xué) 2014
[9]變截面通道霍爾推力器的理論及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 武海峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[10]磁場位形對(duì)霍爾推力器內(nèi)電子運(yùn)動(dòng)的影響研究[D]. 付海洋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



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