慣性靜電約束推力器（Inertial Electrostatic Confinement Thruster,IECT）是一種新型的靜電式電推力器,主要利用慣性靜電約束的電離機(jī)制與粒子約束機(jī)制使電離室內(nèi)的工質(zhì)氣體高度電離,并通過改變柵極結(jié)構(gòu)的方式使等離子體從電離室噴出產(chǎn)生推力。在10Pa左右的氣壓條件下,慣性靜電約束推力器噴射的等離子體密度可達(dá)1015~1018m-3量級,該推力器具有結(jié)構(gòu)簡單、抗燒蝕、無空心陰極、長壽命等優(yōu)勢,在臨近空間推進(jìn)、深空探測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文歸納總結(jié)了國外研究機(jī)構(gòu)對慣性靜電約束推力器的研究工作,利用球形雙層理論對其工作原理進(jìn)行分析,其原理主要包括IECT低電壓放電機(jī)制與IECT束流引出機(jī)制。并介紹了描述慣性靜電約束推力器內(nèi)部物理性質(zhì)的粒子運動軌跡模型、離子分布模型以及電勢模型。使用COMSOL仿真軟件建立了推力器電離室的二維軸對稱模型,對推力器放電產(chǎn)生的電子數(shù)密度、反應(yīng)速率與碰撞功率損耗等參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬。分別模擬不同結(jié)構(gòu)推力器的等離子體參數(shù)并進(jìn)行對比分析。模擬結(jié)果表明不同結(jié)構(gòu)的IECT在不同的氣壓范圍內(nèi)工作,可以針對不同背景氣壓的工作條件靈活設(shè)計... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 空間電推進(jìn)技術(shù)概述
        1.2.1 電熱式推力器
        1.2.2 電磁式推力器
        1.2.3 靜電式推力器
    1.3 吸氣式電推進(jìn)概述
    1.4 慣性靜電約束電推力器概述
    1.5 本文的研究內(nèi)容
2 慣性靜電約束電推力器基本理論
    2.1 IEC工作原理
        2.1.1 IEC的聚變反應(yīng)
        2.1.2 IEC輝光放電模式
    2.2 IECT的運行原理
        2.2.1 IECT低電壓放電機(jī)制
        2.2.2 IECT束流引出機(jī)制
    2.3 慣性靜電約束電推力器的數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 IEC粒子運動模型
        2.3.2 IEC離子分布函數(shù)
        2.3.3 IEC電勢模型
    2.4 本章小結(jié)
3 IECT的數(shù)值模擬與設(shè)計
    3.1 IECT內(nèi)放電過程模擬
        3.1.1 COMSOL仿真軟件簡介
        3.1.2 IECT放電基于COMSOL的數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 放電過程模擬與分析
    3.2 不同結(jié)構(gòu)IECT放電過程分析
        3.2.1 柵極網(wǎng)格線對放電的影響
        3.2.2 柵極密度對放電的影響
        3.2.3 推力器尺寸對放電的影響
    3.3 相同結(jié)構(gòu)IECT在不同條件下放電過程分析
        3.3.1 陰極電壓對IECT放電的影響
        3.3.2 背景氣壓對IECT放電的影響
    3.4 推力器實驗樣機(jī)的設(shè)計
        3.4.1 柵極的設(shè)計
        3.4.2 陰極支撐架的設(shè)計
        3.4.3 電氣入口的設(shè)計
    3.5 本章小結(jié)
4 IECT放電過程的實驗研究
    4.1 實驗裝置
        4.1.1 電推進(jìn)高真空實驗平臺系統(tǒng)
        4.1.2 線性高壓直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源
        4.1.3 工質(zhì)氣體質(zhì)量流量控制系統(tǒng)
        4.1.4 朗繆爾探針診斷系統(tǒng)
    4.2 實驗過程
        4.2.1 IECT在不同氣壓下放電實驗
        4.2.2 IECT在不同陰極電壓下放電實驗
        4.2.3 IECT在不同工質(zhì)氣體質(zhì)量流量下放電實驗
    4.3 實驗結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 本文內(nèi)容總結(jié)
    5.2 對下一步工作的建議
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間電推進(jìn)技術(shù)及應(yīng)用新進(jìn)展[J]. 張?zhí)炱?張雪兒.  真空與低溫. 2013(04)
[2]磁等離子體推力器工作機(jī)理與應(yīng)用前景研究[J]. 程蛟,湯海濱,劉兵.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2013(05)
[3]國外離子和霍爾電推進(jìn)技術(shù)最新進(jìn)展[J]. 張?zhí)炱?  真空與低溫. 2006(04)
[4]電火箭推進(jìn)的空間探測器[J]. 吳漢基,蔣遠(yuǎn)大,張寶明,張志遠(yuǎn).  中國航天. 2006(04)
[5]電推進(jìn)技術(shù)的研究應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J]. 張郁.  火箭推進(jìn). 2005(02)



本文編號：3713223