發(fā)布時(shí)間：2017-09-29 09:18

  本文關(guān)鍵詞：電推力器羽流效應(yīng)及防護(hù)結(jié)構(gòu)研究

  更多相關(guān)文章： 羽流安全性 霍爾推力器 離子推力器 羽流模擬 羽流防護(hù)

【摘要】：鑒于電推力器在應(yīng)用的過(guò)程中羽流對(duì)航天器會(huì)造成一定的污染的問(wèn)題,本文對(duì)離子推力器及霍爾推力器羽流安全性問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。羽流污染評(píng)估的基礎(chǔ)為羽流的模擬,本文采用混合PIC的方法處理等離子體的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,考慮羽流區(qū)原子與離子的電荷交換碰撞并采用MCC方法進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)離子推力器及霍爾推力器羽流出口處離子密度分布的探究,得到合適的邊界條件,并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析�？紤]空間環(huán)境下羽流的等離子體參數(shù)分布,與目前已報(bào)道的其他在軌預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,進(jìn)而對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證。羽流區(qū)電荷交換碰撞導(dǎo)致的返流離子會(huì)對(duì)航天器表面造成濺射腐蝕、熱量沉積以及力(矩)干擾等問(wèn)題。以模擬得到的空間等離子體參數(shù)分布為條件,建立評(píng)估電推力器羽流返流離子造成的上述三種效應(yīng)的計(jì)算模型。隨后,以典型的航天器模型為例進(jìn)行羽流污染評(píng)估,并將結(jié)果與文獻(xiàn)中的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,從而驗(yàn)證評(píng)估模型的合理性。除此之外,本文給出了羽流返流離子對(duì)航天器表面造成的充放電效應(yīng)模型,并給出上述典型航天器模型下表面電位的變化�；谏鲜鲇鹆髂Ｐ图靶�(yīng)評(píng)估模型,根據(jù)電推力器在航天器中承擔(dān)的不同推進(jìn)任務(wù),對(duì)兩種安裝位置下的羽流污染情況進(jìn)行評(píng)估。對(duì)比主推進(jìn)任務(wù)下離子推力器、霍爾推力器及磁聚焦霍爾推力器在對(duì)航天器的影響方面的不同。基于磁聚焦霍爾推力器的羽流發(fā)散角相對(duì)較小,對(duì)位置保持任務(wù)下的電推力器的一種安裝方式進(jìn)行優(yōu)化并評(píng)估優(yōu)化后的羽流污染情況。模擬結(jié)果表明,相同安裝位置下離子推力器及磁聚焦推力器對(duì)航天器的污染程度較小。同時(shí),磁聚焦推力器的應(yīng)用,不僅能夠減小推力器安裝角度進(jìn)而減小推力器損失,而且能減小羽流對(duì)太陽(yáng)能電池陣的影響。電推力器產(chǎn)生的羽流等離子體環(huán)境必然會(huì)對(duì)航天器造成一些特殊的影響,某些情況下需要對(duì)一些敏感的設(shè)備進(jìn)行防護(hù)。太陽(yáng)能電池陣表面為高透光玻璃蓋片,受到濺射腐蝕、熱量沉積等影響會(huì)減小其輸入功率。本文最后根據(jù)電推力器的兩種安裝方式,提出相應(yīng)的防護(hù)方案。并通過(guò)對(duì)防護(hù)后的污染情況進(jìn)行評(píng)估,分析不同防護(hù)結(jié)構(gòu)下的防護(hù)效果以及相同防護(hù)結(jié)構(gòu)下針對(duì)不同電推力器羽流的防護(hù)效果,為電推力器羽流的防護(hù)提供一定的參考。
【關(guān)鍵詞】：羽流安全性 霍爾推力器 離子推力器 羽流模擬 羽流防護(hù)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V439.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 課題的來(lái)源及研究的目的和意義9-12
• 1.1.1 電推進(jìn)原理簡(jiǎn)介9-10
• 1.1.2 羽流安全性相關(guān)問(wèn)題概述10-11
• 1.1.3 課題研究的目的及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析12-18
• 1.2.1 霍爾/離子推力器羽流實(shí)驗(yàn)測(cè)量及模擬研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 羽流污染研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.3 羽流防護(hù)研究現(xiàn)狀17
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀簡(jiǎn)析17-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排18-20
• 第二章 電推力器羽流模型的建立20-40
• 2.1 引言20
• 2.2 羽流仿真模型20-26
• 2.2.1 電勢(shì)求解模型20-22
• 2.2.2 粒子碰撞模型22-23
• 2.2.3 推力器出口邊界條件23-26
• 2.3 推力器輸入?yún)?shù)以及模擬條件的研究26-34
• 2.3.1 LIPS200推力器輸入條件的研究26-31
• 2.3.2 SPT100推力器輸入條件的研究31-34
• 2.4 空間環(huán)境下電推力器羽流參數(shù)分布研究34-39
• 2.5 本章小結(jié)39-40
• 第三章 電推力器羽流效應(yīng)評(píng)估模型的研究40-59
• 3.1 引言40
• 3.2 羽流對(duì)帆板產(chǎn)生的羽流效應(yīng)研究40-47
• 3.2.1 力（矩）效應(yīng)研究40-43
• 3.2.2 濺射效應(yīng)研究43-46
• 3.2.3 熱效應(yīng)研究46-47
• 3.3 典型航天器模型下羽流效應(yīng)的模擬及分析47-55
• 3.4 航天器表面充放電效應(yīng)的研究55-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 電推力器在航天器上的布局以及羽流污染分析59-80
• 4.1 引言59
• 4.2 主推進(jìn)任務(wù)下不同電推力器的污染研究59-67
• 4.2.1 航天器幾何模型及網(wǎng)格繪制60-61
• 4.2.2 邊界條件及推力器輸入?yún)?shù)的確定61-62
• 4.2.3 不同電推力器羽流等離子體空間分布分析62-65
• 4.2.4 不同發(fā)散角下羽流效應(yīng)分析65-67
• 4.3 位置保持及姿態(tài)調(diào)整任務(wù)下推力器的布置研究67-78
• 4.3.1 SPT100推力器羽流效應(yīng)研究68-72
• 4.3.2 磁聚焦霍爾推力器羽流效應(yīng)研究72-74
• 4.3.3 霍爾推力器布局的優(yōu)化74-78
• 4.4 本章小結(jié)78-80
• 第五章 電推力器羽流防護(hù)的設(shè)計(jì)及仿真研究80-95
• 5.1 引言80
• 5.2 推力器位于航天器表面中心處羽流防護(hù)結(jié)構(gòu)的研究80-87
• 5.2.1 防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及網(wǎng)格繪制80-81
• 5.2.2 邊界條件及推力器輸入?yún)?shù)的確定81-82
• 5.2.3 羽流等離子體空間分布分析82-84
• 5.2.4 羽流效應(yīng)分析84-87
• 5.3 推力器位于航天器邊緣處羽流防護(hù)結(jié)構(gòu)的研究87-94
• 5.3.1 防護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及網(wǎng)格繪制87-88
• 5.3.2 邊界條件及推力器輸入?yún)?shù)的確定88-89
• 5.3.3 羽流等離子體空間分布分析89-90
• 5.3.4 羽流效應(yīng)分析90-94
• 5.4 本章小結(jié)94-95
• 結(jié)論95-97
• 參考文獻(xiàn)97-103
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果103-105
• 致謝105-106
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷106

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 肖應(yīng)超;湯海濱;劉宇;;低功率電弧噴射推力器實(shí)驗(yàn)研究[J];推進(jìn)技術(shù);2005年06期

2 肖應(yīng)超,湯海濱,劉暢;氨電弧噴射推力器實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究[J];宇航學(xué)報(bào);2005年01期

3 周凱;湯國(guó)建;施蕾;;交會(huì)推力器配置優(yōu)化研究[J];航天控制;2009年03期

4 劉旭輝;陳君;魏延明;汪旭東;;固體微型推力器應(yīng)用設(shè)計(jì)[J];航天器工程;2012年06期

5 潘炳基;;普留格艏部推力器[J];艦船輔助機(jī)電設(shè)備;1975年04期

6 沈國(guó)鑒;;關(guān)于裝設(shè)艏推力器的幾個(gè)實(shí)用的指標(biāo)[J];國(guó)外艦船技術(shù)(特輔機(jī)電設(shè)備);1982年07期

7 吳;;大功率全方位推力器[J];國(guó)外艦船技術(shù)(特輔機(jī)電設(shè)備);1985年09期

8 施洪娟;;小型推力器[J];機(jī)電設(shè)備;1987年01期

9 沈公槐;;推力器組件的推力方向標(biāo)定[J];航天控制;1989年01期

10 夏春山;世界上最大的推力器[J];造船技術(shù);1992年04期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王飛;周前紅;郭少鋒;韓先偉;譚暢;林榕;劉世貴;蔣建;魏建國(guó);余虔;;電弧推力器流場(chǎng)和傳熱的數(shù)值分析[A];第十四屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第五屆中國(guó)電推進(jìn)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2009年

2 于達(dá)仁;劉輝;馬成毓;趙隱劍;;多級(jí)會(huì)切磁場(chǎng)等離子體推力器加速機(jī)制研究[A];第十六屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第一屆全國(guó)等離子體醫(yī)學(xué)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2013年

3 石忠;姜博嚴(yán);胡慶雷;;考慮推力器安裝偏差的航天器飽和控制器設(shè)計(jì)[A];第25屆中國(guó)控制與決策會(huì)議論文集[C];2013年

4 曹正蕊;洪延姬;文明;李倩;;吸氣模式激光推力器速度與高度耦合特性的數(shù)值研究[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

5 張慶紅;唐志平;;全方位旋轉(zhuǎn)分離式激光推力器概念設(shè)計(jì)[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

6 熊淑杰;嚴(yán)勁;;采用4個(gè)推力器進(jìn)行姿控和卸載控制策略[A];全國(guó)第十二屆空間及運(yùn)動(dòng)體控制技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

7 李龍;胡曉軍;唐志平;;幾何構(gòu)型對(duì)“燒蝕模式”激光推力器推進(jìn)性能的影響[A];第十屆全國(guó)沖擊動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

8 張景瑞;張堯;許濤;;基于萬(wàn)向節(jié)的在軌延壽航天器推力器方向調(diào)整[A];第三屆海峽兩岸動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)與控制學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2013年

9 陳茂林;毛根旺;楊涓;;電推力器羽流對(duì)航天器通訊的影響效應(yīng)研究[A];第十四屆全國(guó)等離子體科學(xué)技術(shù)會(huì)議暨第五屆中國(guó)電推進(jìn)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2009年

10 劉偉;趙黎平;;對(duì)地三軸穩(wěn)定衛(wèi)星推力器姿控對(duì)軌道的影響分析[A];全國(guó)第十二屆空間及運(yùn)動(dòng)體控制技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陳國(guó)英;為長(zhǎng)壽命大型通信衛(wèi)星打造新型推力器[N];中國(guó)航天報(bào);2006年

2 楊冰　姜寧 本報(bào)記者 于莘明;風(fēng)險(xiǎn)在緊急“切換”中排除[N];科技日?qǐng)?bào);2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 丁永杰;穩(wěn)態(tài)等離子體推力器�；O(shè)計(jì)方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 李小康;氣體工質(zhì)激光推力器工作過(guò)程數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

3 蔡建;激光微推進(jìn)的原理和應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 江曉龍;厚壁面以及變截面條件下推力器的束聚焦特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

2 梁振華;固體冷氣微推力器氣體發(fā)生技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 周哲;固體脈沖推力器設(shè)計(jì)與性能仿真分析[D];南京理工大學(xué);2015年

4 陳盼;一種用于臨近空間飛行器的空氣工質(zhì)電推進(jìn)技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2016年

5 羅曉明;電推力器羽流效應(yīng)及防護(hù)結(jié)構(gòu)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

6 張代賢;大氣吸光船推力器工作特性數(shù)值計(jì)算研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

7 薛偉華;電推力器地面試驗(yàn)系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2013年

8 陳寅昕;過(guò)驅(qū)動(dòng)航天器推力器動(dòng)態(tài)分配方法[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

9 邢寶玉;太陽(yáng)熱推力器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 楊花芳;100W微波等離子體推力器固態(tài)源研制與效率分析[D];西北工業(yè)大學(xué);2007年

，

本文編號(hào)：941221