【摘要】：太陽風等離子體與偏壓導(dǎo)線電場間的相互作用是電動帆推力器的基本工作機理.采用二維粒子模擬方法分別對垂直入射和斜入射太陽風等離子體與平行雙導(dǎo)線間的動量傳遞過程開展數(shù)值模擬,對比分析了不同條件下耦合電場及偏轉(zhuǎn)離子的運動軌跡及其對動量傳遞的影響.結(jié)果表明:偏壓導(dǎo)線的高電勢會在導(dǎo)線附近形成離子空洞并向下游擴展;兩根導(dǎo)線間由于鞘層相互影響而形成離子阱結(jié)構(gòu),減速、滯止、反射部分離子;在1 kV的導(dǎo)線偏壓和太陽風垂直入射條件下,兩根帆導(dǎo)線受力約為30 nN/m;隨著導(dǎo)線間距增大,離子阱中約束離子數(shù)量表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,電動帆推力亦隨之先增大后減小;太陽風斜入射情況研究,首次從等離子體動力學仿真出發(fā),確定了電動帆推力受帆姿態(tài)影響,可分為沿太陽風方向的水平推力和垂直太陽風方向的升力兩個分量;明確了升力與俯仰角α的關(guān)系,當電動帆導(dǎo)線平面順著太陽風方向右傾時,升力小于0,而當電動帆導(dǎo)線平面逆著太陽風方向左傾時,升力大于0;明確了推力角θ變化趨勢和范圍,隨俯仰角α的增大呈現(xiàn)出先減小后增大的非線性變化趨勢,大小為-40°θ40°.研究結(jié)果明確了電動帆的推力矢量及其隨姿態(tài)的變化,對電動帆航天器軌道動力學的優(yōu)化設(shè)計提供了重要參考.
【作者單位】： 西北工業(yè)大學燃燒熱結(jié)構(gòu)與內(nèi)流場重點實驗室;大連理工大學工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室;北京控制工程研究所;哈爾濱工業(yè)大學;西安交通大學電氣工程學院電力設(shè)備電氣絕緣國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學基金(批準號:51276147) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(批準號:3102014KYJD005) 西北工業(yè)大學基礎(chǔ)研究基金(批準號:NPU-FFR-JC20120201)資助的課題~~
【分類號】：V442

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本文編號：2536636