本文關(guān)鍵詞：霍爾推力器通道壁面分割放電特性研究

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【摘要】：霍爾推力器是一種為航天器在軌運(yùn)行提供微小推力的裝置,具有高效率、高比沖及高可靠性等優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于航天器的軌道提升、位置保持、姿態(tài)控制等推進(jìn)任務(wù)�；魻柾屏ζ鞣烹娡ǖ辣诿娌牧喜贾脤�(duì)等離子體動(dòng)力學(xué)特性具有重要影響,由于通道等離子體與壁面作用的物理過程十分復(fù)雜,盡管學(xué)者們針對(duì)壁面材料布置分割方法做了大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,但壁面材料分割對(duì)推力器放電特性的影響機(jī)理還不完全清楚,本文采用兩種壁面材料分割方法,即分別在推力器加速區(qū)出口處布置具有低發(fā)射二次電子的石墨電極材料和絕緣材料,研究其對(duì)霍爾推力器放電性能影響的物理機(jī)制,為進(jìn)一步選擇和布置通道壁面材料提供理論依據(jù)和優(yōu)化方法。本文針對(duì)霍爾推力器全通道放電過程建立軸對(duì)稱二維物理模型,采用PIC粒子模擬方法研究了壁面分割石墨電極對(duì)霍爾推力器放電通道內(nèi)離子數(shù)密度、電勢(shì)分布、電離率等的影響,結(jié)果表明：壁面分割石墨電極使推力器放電通道內(nèi)電勢(shì)線向出口方向彎曲,徑向電勢(shì)降增加,離子徑向速度及徑向流增加,通道主流區(qū)電子溫度升高,電子與壁面碰撞頻率及放電電流增加。在此基礎(chǔ)上研究了放電電壓對(duì)推力器分割電極放電通道內(nèi)電勢(shì)、電離率及電子溫度空間分布等物理參量的影響,結(jié)果表明： 隨著放電電壓升高(250V-650V),推力器加速區(qū)向陽極方向小幅軸向移動(dòng),通道內(nèi)電子溫度升高,在400-450 V放電電壓區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)電子溫度飽和現(xiàn)象。當(dāng)放電電壓升高至700 V時(shí),壁面分割電極后推力器加速區(qū)未出現(xiàn)明顯軸向擴(kuò)張,而放電通道內(nèi)電子溫度及放電電流顯著增加,推力器比沖減小,性能降低。在分析推力器通道壁面分割低發(fā)射電極材料的放電性能基礎(chǔ)上,本文研究了分割壁面低發(fā)射二次電子絕緣材料對(duì)霍爾推力器放電特性的影響。結(jié)果表明：布置低發(fā)射二次電子石墨絕緣壁面分割長(zhǎng)度自通道出口處至3nm范圍內(nèi)時(shí),推力器放電通道加速區(qū)縮短,軸向電勢(shì)梯度增加,離子與壁面碰撞頻率減小,電離率及比沖增加,推力器性能提高。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V439

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本文編號(hào)：1249419