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电控固体推进剂激光作用下的点火燃烧特性
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作者 张宇 胡泽君 +2 位作者 何志成 吴建军 车碧轩 《宇航学报》 北大核心 2026年第1期38-49,共12页
针对电控固体推进剂通电点火燃烧过程中的电-热耦合特性,解耦热能对推进剂工作特性的影响,以揭示热能在燃烧控制过程中的作用机制。通过添加不同含量的硼粉改变硝酸羟胺基电控固体推进剂的含能特性,通过调节激光功率密度改变外界热源的... 针对电控固体推进剂通电点火燃烧过程中的电-热耦合特性,解耦热能对推进剂工作特性的影响,以揭示热能在燃烧控制过程中的作用机制。通过添加不同含量的硼粉改变硝酸羟胺基电控固体推进剂的含能特性,通过调节激光功率密度改变外界热源的能量输入,系统研究推进剂的受热点火燃烧特性。当激光功率密度从0.88 W/mm^(2)提高到2.20 W/mm^(2)时,推进剂的点火延迟时间缩短了近90%,燃烧强度提高了近4倍。添加硼粉可提高推进剂的吸光性能,使激光能量更集中地作用于表面,提高激光功率密度会加快推进剂表面热积累,从而缩短点火延迟时间并提高燃烧强度,但也会使推进剂在激光关闭后仍维持热解与燃烧,削弱其熄灭性能。研究结论为固体电控推力器宽范围性能调节提供了数据参考和技术指导。 展开更多
关键词 电控固体推进剂 可控燃烧 热点火 重复燃烧 激光点火
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毛细管放电型脉冲等离子体推力器烧蚀过程仿真研究
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作者 任思羽 贾晴晴 +6 位作者 李林 靳丽云 周珂辉 曹加倍 孙安邦 丁卫东 王亚楠 《推进技术》 北大核心 2026年第1期333-344,共12页
毛细管放电型脉冲等离子体推力器有望支持编队飞行和实现空间展开结构支撑的精确控制,展现出重要的应用价值。本文建立了动力学烧蚀模型和磁流体动力学模型,分析放电腔内温度等关键参数的变化,揭示烧蚀过程和推力产生过程能量损耗机制... 毛细管放电型脉冲等离子体推力器有望支持编队飞行和实现空间展开结构支撑的精确控制,展现出重要的应用价值。本文建立了动力学烧蚀模型和磁流体动力学模型,分析放电腔内温度等关键参数的变化,揭示烧蚀过程和推力产生过程能量损耗机制。仿真结果表明,放电电流和管壁温度是影响烧蚀过程和等离子体参数的关键因素,烧蚀速率以700 K为转折点,在不同管壁温度区间内变化显著。烧蚀过程存在负反馈抑制、过渡和正反馈加速三个阶段。阴极喷口侧等离子体速度峰值受腔体内压强和等离子体温度的共同影响,且与放电电流波形同相位。 展开更多
关键词 脉冲等离子体推力器 毛细管放电型 烧蚀模型 磁流体动力学模型 数值仿真
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磁场对射频等离子体电离与空间分布特性的影响研究
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作者 朱骁宇 张宇 +3 位作者 郑鹏 钟宇轩 吴建军 王墨戈 《推进技术》 北大核心 2026年第2期293-305,共13页
射频等离子体推力器利用射频天线电离气体产生等离子体,是一种无电极式等离子体推力器,被认为是超低轨道吸气式电推进的优选推力器方案。等离子体的电离和空间分布特性直接影响推力器的性能和工作稳定性,在射频等离子体推力器的放电腔... 射频等离子体推力器利用射频天线电离气体产生等离子体,是一种无电极式等离子体推力器,被认为是超低轨道吸气式电推进的优选推力器方案。等离子体的电离和空间分布特性直接影响推力器的性能和工作稳定性,在射频等离子体推力器的放电腔和喷管处分别施加磁场,结合朗缪尔探针、马赫探针等测量手段,实验测量了不同射频功率、气体种类和流量条件下的等离子体参数,分析了磁场对等离子体放电与空间分布特性的影响规律。结果表明,放电腔磁场能够增强等离子体的电离并对等离子体具有约束作用,出口截面等离子体速度由“V”型分布转变为“W”型分布,平均马赫数降低约46%。喷管磁场同样对等离子体具有明显的约束作用,出口截面电子密度分布由“V”型分布转变为“Λ”型分布,边缘平均马赫数降低约7.6%,中心马赫数升高约4.7%。磁场对于等离子体的运动和分布具有一定的聚集效应。 展开更多
关键词 等离子体推力器 射频等离子体 朗缪尔探针 马赫探针 磁喷嘴
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空间电推进技术概览——演化电推进(下)
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作者 张天平 陈娟娟 张雪儿 《真空与低温》 2026年第1期108-119,共12页
在一百多年的发展历程中,种类繁多的各种空间电推进技术不断涌现。为了更好地展现空间电推进技术发展全貌,基于历届国际电推进会议(IEPC)论文及其他相关文献,全面梳理了迄今为止出现的各种空间电推进技术,按照经典电推进、演化电推进、... 在一百多年的发展历程中,种类繁多的各种空间电推进技术不断涌现。为了更好地展现空间电推进技术发展全貌,基于历届国际电推进会议(IEPC)论文及其他相关文献,全面梳理了迄今为止出现的各种空间电推进技术,按照经典电推进、演化电推进、新型电推进和非传统电推进等四种类别,分别从工作原理、历史渊源和发展现状等方面对88种电推进技术进行了简要介绍,包括经典电推进12种,演化电推进40种,新型电推进26种,非传统电推进10种。 展开更多
关键词 空间电推进 技术概览 经典电推进 新型电推进 演化电推进 非传统电推进
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国外空间电推进产品故障分析及可靠性提升方法
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作者 吴辰宸 耿海 +5 位作者 贺亚强 王紫桐 蒲彦旭 孙新锋 郭德洲 张积昆 《国际太空》 2026年第1期47-52,共6页
1空间电推进系统概述空间电推进系统是一种利用外部电能电离推进剂产生等离子体,在电磁场作用下加速等离子体,从而转化为动能产生推力的动力方式,该系统通常由推力器、电源处理单元、贮供系统、控制单元等模块组成。空间电推进具有高比... 1空间电推进系统概述空间电推进系统是一种利用外部电能电离推进剂产生等离子体,在电磁场作用下加速等离子体,从而转化为动能产生推力的动力方式,该系统通常由推力器、电源处理单元、贮供系统、控制单元等模块组成。空间电推进具有高比冲(10^(3)~10^(4)s)、长寿命(万小时)、推力精确可调(微牛/毫牛级)等特点,是先进的宇航动力技术。根据不同工作原理,电推进通常可划分为电磁式、静电式和电热式,当前主流应用产品是离子和霍尔电推进。 展开更多
关键词 推力器 电源处理单元 故障分析 可靠性提升
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美完成空间核推进动力堆工程样机冷态测试
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作者 王茜 伍浩松 《国外核新闻》 2026年第2期24-24,共1页
【美国国家航空航天局网站2026年1月27日报道】美国国家航空航天局(NASA)近日宣布,已完成自20世纪60年代以来的首次空间核推进动力堆工程样机冷态测试,成功验证了该反应堆在各种工况下的流体动力学性能。马歇尔航天飞行中心(MSFC)2025... 【美国国家航空航天局网站2026年1月27日报道】美国国家航空航天局(NASA)近日宣布,已完成自20世纪60年代以来的首次空间核推进动力堆工程样机冷态测试,成功验证了该反应堆在各种工况下的流体动力学性能。马歇尔航天飞行中心(MSFC)2025年对工程样机进行累计超百次测试。该样机由BWX技术公司(BWX Technologies)制造,尺寸为44英寸×72英寸(约1.12米×1.83米),是一个与实际设计尺寸一致的非核工程样机,用于模拟推进剂在反应堆内的多种流动工况。 展开更多
关键词 空间核推进 冷态测试 工程样机 动力堆
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10 cm考夫曼离子推力器放电室锥段结构特性分析及优化
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作者 高梓涵 康会峰 +2 位作者 周兰英 鹿畅 夏广庆 《推进技术》 北大核心 2026年第2期306-316,共11页
基于提升10 cm考夫曼离子推力器性能的需求,对不同锥-柱角放电室内的磁场分布、等离子体密度以及原初电子的运动轨迹进行分析与优化。结果表明:60°及更小角度的锥段结构可以在放电室内形成良好的50 Gs包络面;45°的锥段结构在... 基于提升10 cm考夫曼离子推力器性能的需求,对不同锥-柱角放电室内的磁场分布、等离子体密度以及原初电子的运动轨迹进行分析与优化。结果表明:60°及更小角度的锥段结构可以在放电室内形成良好的50 Gs包络面;45°的锥段结构在放电室内主电离区的等离子体密度可以达到7.08×10^(18) m^(-3),且原初电子在放电室内的初次扩散覆盖率可以达到40%,相同时长阳极的损失量为36.8%,相对其他锥-柱角放电室损失量减少10%~20%。由于锥段结构的变化,放电室内底部和锥段附近的磁场分布产生变化,原初电子在磁场约束下的扩散效果以及损失情况发生变化,进而影响放电室内的等离子体分布,最终确定45°的锥段结构更为合适。 展开更多
关键词 离子推力器 放电室 锥-柱角 磁场分布 等离子体 电子轨迹
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离子液体电喷雾推力器发射极制造技术现状及展望 被引量:1
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作者 李小康 郭大伟 +2 位作者 吴建军 杨云天 车碧轩 《国防科技大学学报》 北大核心 2025年第1期67-82,共16页
离子液体电喷雾推力器是目前热点研究的一种静电式微电推进装置,影响该类推力器性能的核心部件之一是发射极,其制造技术已成为离子液体电喷雾推力器研制的关键技术之一。结合离子液体电喷雾推力器工作原理和发展历程,分析了毛细管型、... 离子液体电喷雾推力器是目前热点研究的一种静电式微电推进装置,影响该类推力器性能的核心部件之一是发射极,其制造技术已成为离子液体电喷雾推力器研制的关键技术之一。结合离子液体电喷雾推力器工作原理和发展历程,分析了毛细管型、外部浸润型和多孔材料型三类发射极的推进剂输运特点和制造需求;回顾和梳理了三类发射极的典型制造材料与相关制造技术,总结评述了离子刻蚀等不同制造技术的优缺点;针对较为成功的基于多孔材料的超快激光制造技术,从发射极设计、新型材料制备、超快激光与材料作用机理等角度提出了发展建议。 展开更多
关键词 电推进 电喷雾推力器 发射体 制造 离子液体
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空间电推进技术发展评述与未来展望 被引量:2
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作者 田立成 《固体火箭技术》 北大核心 2025年第3期329-340,共12页
空间电推进技术已成为现代航天器的核心动力手段之一,其应用场景从地球同步轨道卫星扩展至深空探测、低轨星座及超低轨任务。聚焦当前电推进技术发展趋势,分析处于主流地位的离子与霍尔电推进、微小功率与超高功率电推进技术的前沿进展... 空间电推进技术已成为现代航天器的核心动力手段之一,其应用场景从地球同步轨道卫星扩展至深空探测、低轨星座及超低轨任务。聚焦当前电推进技术发展趋势,分析处于主流地位的离子与霍尔电推进、微小功率与超高功率电推进技术的前沿进展,以及智能化、低成本化对商业航天的推动作用,系统剖析电推进技术“功率两级分化”的演进特征,即以千瓦级电推进技术为轴心,向百千瓦级超大功率与毫瓦级微推进双向延伸。针对电推进技术瓶颈与未来需求,需重点突破高可靠长寿命设计、智能化电推进控制算法、天地一致性验证、多模式推力调控等关键技术,并强调核动力电推进、无电极洛伦兹力推进等颠覆性创新性技术的战略布局意义,建议通过构建“技术-场景-产业”协同创新链,推动电推进技术从单一动力模块向空间任务赋能平台演进。 展开更多
关键词 空间电推进技术 技术趋势 智能化 高可靠长寿命 颠覆性创新
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电喷雾单组元双模式推进系统研究进展
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作者 周林 车碧轩 +3 位作者 吴建军 张宇 王睿 彭建誉 《推进技术》 北大核心 2025年第12期59-78,共20页
电-化学双模式推进有机集成电推进和化学推进两种推进方式,共享推进剂和贮存供应等部分结构组件,在不显著增大系统体积、重量的前提下,可根据任务需求灵活切换推进模式,具有良好的任务适应性和灵活性,适用于快速发展的微纳卫星平台。本... 电-化学双模式推进有机集成电推进和化学推进两种推进方式,共享推进剂和贮存供应等部分结构组件,在不显著增大系统体积、重量的前提下,可根据任务需求灵活切换推进模式,具有良好的任务适应性和灵活性,适用于快速发展的微纳卫星平台。本文系统综述了国内外各型电-化学双模式推进的发展历史、性能水平和技术特点,在此基础上重点聚焦最具应用潜力的“电喷雾-单组元”方案,分析其推进剂、推力器、贮供系统等关键技术的最新进展、主要瓶颈与发展趋势。分析结果表明:推进剂方面,硝酸羟胺基混合还原性离子液体兼具高导电、低黏度及高分解焓等特性,是目前双模式推进的优选配方,但需进一步厘清氧化剂比例、含水量及积碳机理。推力器方面,化学模式可采用成熟的催化分解方案,但预热慢,或可采用响应快的电点火方案,但机理不明晰;电推进模式可采用多孔或毛细管发射极,后者有利于结构共享但存在烧蚀与绝缘失效等问题。贮供系统方面,面临双模式间流量与压力的跨量级调节需求以及高压绝缘防护挑战。综上所述,电-化学双模式推进目前已具备较好的研究基础,未来工程应用需重点突破共享推进剂配方优化、微尺度推力器一体化设计、宽范围贮供流量与压力调节技术。 展开更多
关键词 双模式推进 电喷雾推进 单组元推进 电点火 离子液体推进剂 综述
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高分辨率宽范围连续变推力离子推力器设计及其天地一体化验证
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作者 胡竟 谷增杰 +11 位作者 王成飞 郭德洲 王大年 陈娟娟 杨三祥 唐福俊 孙明明 贾艳辉 吴辰宸 耿海 杨福全 成荣 《物理学报》 北大核心 2025年第20期315-329,共15页
为满足重力梯度测量卫星无拖曳飞行任务和近地轨道高分辨率观测卫星精确维轨任务对离子推力器连续变推力能力及其高分辨率特性的应用需求,对高分辨率宽范围变推力离子推力器开展了技术研究与应用验证.基于Kaufman型离子推力器等离子体... 为满足重力梯度测量卫星无拖曳飞行任务和近地轨道高分辨率观测卫星精确维轨任务对离子推力器连续变推力能力及其高分辨率特性的应用需求,对高分辨率宽范围变推力离子推力器开展了技术研究与应用验证.基于Kaufman型离子推力器等离子体放电与离子束流引出两大关键物理过程之间的弱耦合性和相对分离性,提出了发散场构型的宽范围变推力离子推力器技术方案,开展了放电室宽范围放电稳定性设计、兼顾宽温域启动和高密度引出需求的凹球面离子光学系统构型设计以及空心阴极电流发射连续性设计等技术研究工作.基于此,完成了10 cm口径高分辨率宽范围连续变推力离子推力器的设计优化与地面性能评测,并在2023年实现在轨飞行应用.卫星在轨测试结果表明:10 cm口径高分辨率宽范围连续变推力离子推力器可在98.3-585.3 W功率范围内实现1.39-20.05 mN的推力调节,比冲保持在547-3056 s范围内,与地面测试结果相当;推力响应速率约为3 mN/s,推力分辨率不低于15μN,较地面测试结果更佳.相比同类型传统化学推进模式下的卫星轨道控制效果,基于10 cm口径高分辨率宽范围连续变推力离子推力器的卫星维轨精度提高2个数量级,有效保障了卫星在轨工程任务的实施. 展开更多
关键词 高分辨率 连续变推力 离子推力器 在轨验证
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对霍尔推力器大脉冲扰动的系统防护方法研究
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作者 席竹君 张敏 +1 位作者 王文超 杭观荣 《真空与低温》 2026年第1期100-107,共8页
霍尔推力器具有高效率、高比冲、长寿命、可靠性高等诸多优点,近年来广泛应用于航天器姿态控制、位置保持以及轨道转移等空间任务。然而,霍尔推力器由于自身工作原理会产生放电扰动,频率从几十千赫兹到几吉赫兹不等,轻则导致推力输出不... 霍尔推力器具有高效率、高比冲、长寿命、可靠性高等诸多优点,近年来广泛应用于航天器姿态控制、位置保持以及轨道转移等空间任务。然而,霍尔推力器由于自身工作原理会产生放电扰动,频率从几十千赫兹到几吉赫兹不等,轻则导致推力输出不稳定,重则引起推力器熄灭,甚至会产生瞬间大电流,大电流通过电缆传导到卫星一次母线,对整星供电系统产生较为严重的影响,需要针对霍尔推力器的放电扰动特性采取相应的防护方法。从霍尔推力器放电扰动机理出发,开展了大电流脉冲放电扰动特性分析,针对性提出了电源处理单元软硬件两方面放电扰动保护措施,并通过仿真和试验验证了防护措施的有效性,为确保霍尔推力器在航天器上的安全可靠应用提供了工程解决途径。 展开更多
关键词 霍尔推力器 大脉冲放电扰动 电源处理单元 防护方法 仿真和验证
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新型空天电推进技术路径探索与发展研究
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作者 袁齐徽 《环球飞行》 2026年第1期85-87,共3页
空天电推进技术是引领未来航空航天发展的关键动力技术之一。本文首先阐述了空天电推进的技术原理、系统组成,接着详细分析了航空混合电推进、空间智能电推进和基于固体工质的微推进三种新型技术路线,并剖析其技术内涵、优势与挑战;在... 空天电推进技术是引领未来航空航天发展的关键动力技术之一。本文首先阐述了空天电推进的技术原理、系统组成,接着详细分析了航空混合电推进、空间智能电推进和基于固体工质的微推进三种新型技术路线,并剖析其技术内涵、优势与挑战;在此基础上凝练出三个关键发展路径:体系集成化、智能标准化、空天一体化。研究表明,通过跨学科优化、模块化与智能化融合,以及突破空天动力界限,能够有效解决当前电推进系统在性能、成本与可靠性方面面临的瓶颈。 展开更多
关键词 航空航天 电推进 推进技术 技术路径
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电负性射频离子推力器研究现状及关键技术综述 被引量:1
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作者 韩亚杰 刘璇 +3 位作者 李嘉惠 鹿畅 韩道满 夏广庆 《空间控制技术与应用》 北大核心 2025年第2期1-15,共15页
电负性射频离子推力器作为一种新型的电推力器,凭借其无需外部中和器、自中和等优点,逐渐成为航天领域的研究热点.本文综述了国内外电负性射频离子推力器的研究现状和关键仿真技术,重点分析了射频放电室内等离子体输运特性和双栅极系统... 电负性射频离子推力器作为一种新型的电推力器,凭借其无需外部中和器、自中和等优点,逐渐成为航天领域的研究热点.本文综述了国内外电负性射频离子推力器的研究现状和关键仿真技术,重点分析了射频放电室内等离子体输运特性和双栅极系统的离子引出特点.针对电负性推力器独特的工质特性和正负离子的交替加速,本文还讨论了现有研究中的技术挑战和未来的研究方向.本文的研究为开发新型高效的电推进系统提供了理论依据和技术参考. 展开更多
关键词 电负性气体 电推进 射频放电 双栅极系统 离子推力器
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离子电推进发展历史回顾与启示(下) 被引量:1
15
作者 张天平 陈娟娟 张雪儿 《真空与低温》 2025年第4期520-541,共22页
离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进... 离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进技术的发展历史进行了包括技术发展、产品研发、工程应用等内容的全面回顾。在此基础上,将离子电推进从初始概念到工程应用经历的漫长过程分为五个方面系统总结了离子电推进发展的成功经验和失败教训,从正确认识离子电推进等七个方面梳理了对离子电推进未来发展具有借鉴意义的启示。 展开更多
关键词 离子电推进 离子推力器 发展历史 启示 产品研制 工程应用
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离子电推进发展历史回顾与启示(中) 被引量:1
16
作者 张天平 陈娟娟 张雪儿 《真空与低温》 2025年第2期248-275,共28页
离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进... 离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进技术的发展历史进行了包括技术发展、产品研发、工程应用等内容的全面回顾。在此基础上,将离子电推进从初始概念到工程应用经历的漫长过程分为五个方面系统总结了离子电推进发展的成功经验和失败教训,从正确认识离子电推进等七个方面梳理了对离子电推进未来发展具有借鉴意义的启示。 展开更多
关键词 离子电推进 离子推力器 发展历史 启示 产品研制 工程应用
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离子电推进发展历史回顾与启示(上) 被引量:1
17
作者 张天平 陈娟娟 张雪儿 《真空与低温》 2025年第1期114-132,共19页
离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进... 离子电推进是空间电推进中最具代表性的技术之一,追溯离子电推进从概念到工程应用的历史过程,能够为洞见离子电推进技术的未来发展提供有力依据。从早期孕育、初期发展、中期发展、当代发展和创新发展等五个方面,对世界各国离子电推进技术的发展历史进行了包括技术发展、产品研发、工程应用等内容的全面回顾。在此基础上,将离子电推进从初始概念到工程应用经历的漫长过程分为五个方面系统总结了离子电推进发展的成功经验和失败教训,从正确认识离子电推进等七个方面梳理了对离子电推进未来发展具有借鉴意义的启示。 展开更多
关键词 离子电推进 离子推力器 发展历史 启示 产品研制 工程应用
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高精度可变推力离子推力器在轨飞行验证
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作者 胡竟 杨福全 +7 位作者 王成飞 谷增杰 陈娟娟 郭德洲 张欣怡 贾艳辉 吴辰宸 耿海 《推进技术》 北大核心 2025年第12期183-191,共9页
某试验卫星搭载2台10 cm口径可变推力离子推力器以交替工作的模式开展了300 km以下近地轨道空间环境下的宽范围变推力能力、长期工作可靠性及空间环境适应性的在轨飞行验证。基于离子推力器的变推力调节工作原理与在轨验证策略,对10 cm... 某试验卫星搭载2台10 cm口径可变推力离子推力器以交替工作的模式开展了300 km以下近地轨道空间环境下的宽范围变推力能力、长期工作可靠性及空间环境适应性的在轨飞行验证。基于离子推力器的变推力调节工作原理与在轨验证策略,对10 cm口径可变推力离子推力器在轨飞行数据进行了分析评价,并与地面测试数据进行了比对。结果表明:10 cm口径可变推力离子推力器的技术方案合理、可行,宽范围精细化连续变推力的调节措施正确、有效,推力器在轨工作参数与地面试验数据的一致性良好,性能参数及其变化规律符合设计要求,其在98.3~585.3 W功率内可实现1.39~20.05 mN的变推力调节,比冲控制在547~3 056 s内,15 mN及20 mN工作点的推力闭环精度均稳定在1%以内。截至2025年6月,离子推力器入轨飞行近两年时间,已累计点火工作约5 800 h,开关机超过10~4次,工作性能稳定,参数状态正常,无异常衰退迹象。 展开更多
关键词 试验卫星 变推力 离子推力器 在轨飞行 天地差异
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电喷推力器束流特性实验研究
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作者 陈茂林 刘晓川 +5 位作者 刘旭辉 魏福智 严浩 洪志鹏 刘吉祥 魏祥庚 《推进技术》 北大核心 2025年第12期222-230,共9页
为解决电喷推力器羽流发散角相对较大导致的性能损失及其和航天器相容性问题,设计了一种基于平板结构的三栅极羽流聚焦系统,采用电流探针法测量了单栅极和三栅极电喷推力器羽流束电流密度分布和发散半角,分析了三栅极系统对推力器羽流... 为解决电喷推力器羽流发散角相对较大导致的性能损失及其和航天器相容性问题,设计了一种基于平板结构的三栅极羽流聚焦系统,采用电流探针法测量了单栅极和三栅极电喷推力器羽流束电流密度分布和发散半角,分析了三栅极系统对推力器羽流聚焦特性和性能参数的影响。结果表明:三栅极对电喷推力器的羽流聚焦效果明显,实验工况范围内的三栅极系统羽流发散半角为9.9°~12.7°,较单栅极的30.4°~33.6°降低62%~67%;三栅极系统中与发射极同电性的聚焦极会降低发射极尖端场强,导致推力器的启动电压和最大稳定工作电压明显提升,相同工作电压下的三栅极推力器发射电流和推力值小于单栅极,但对推力器能提供的最大推力影响不明显;发散角大幅减小使得三栅极推力器的比冲和推功比显著高于单栅极,相同工作电压下的比冲和推功比提升约17%~18%,最大推力工况下的比冲提升约21%,推功比提升约13%。相比基于L型等复杂结构栅极的电喷推力器羽流聚焦方案,本文验证了基于平板结构的三栅极系统对电喷推力器羽流的聚焦能力,简化了栅极系统结构,减少了栅极设计参数。 展开更多
关键词 电喷推力器 电推力器 羽流发散角 三栅极 推功比
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氪气工质同轴环尖场电推力器束流特性与性能分析
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作者 刘旭辉 陈茂林 +5 位作者 胡鹏 严浩 吴达维 刘晓川 洪志鹏 黄天坤 《推进技术》 北大核心 2025年第12期213-221,共9页
同轴环尖场电推力器是一种适用于引力波探测、重力梯度测量等精密空间探测任务的优选推进装置之一。氪气工质在同轴环尖场电推力器上的应用有望实现低成本、高效率的微牛级推进能力。本文针对氪气工质同轴环尖场电推力器,采用束流法间... 同轴环尖场电推力器是一种适用于引力波探测、重力梯度测量等精密空间探测任务的优选推进装置之一。氪气工质在同轴环尖场电推力器上的应用有望实现低成本、高效率的微牛级推进能力。本文针对氪气工质同轴环尖场电推力器,采用束流法间接测量了不同工况下的推力器性能,在主阴极功率10 W、放电电压30~40 V、工质流量0.3~0.5 mL/min工况内,推力器测得了10.12~20.77 mA的束电流,453~929μN的推力,1 846~4 854 s的比冲,以及35.1%~92.3%的工质利用率和26%~62%的总效率,验证了同轴环尖磁场位型对微型直流离子推力器工质利用率和效率的提升效应。实验中观测了工作参数和加速栅孔径对推力器性能的影响:工质流量增大会显著增加束电流和推力,但会降低工质利用率,并导致比冲和总效率降低;放电电压增大可同时增加束电流、推力、比冲和总效率,但会提升加速栅拦截电流占比;加速栅孔径减小有利于束电流、推力和比冲的提升,但不同孔径下的实验测得了0.4%~28.3%的加速栅拦截电流占比变化,表明加速栅孔径变化会显著影响束流聚焦特性和加速栅拦截电流占比,需从栅极寿命的角度对加速栅孔径进行优化;1.4 mm加速栅孔径在测试工况内的拦截电流占比为0.4%~1.2%,大幅低于其他孔径情况,是同轴环尖场电推力器加速栅孔径的优选值。 展开更多
关键词 离子推力器 电推力器 同轴环尖场 拦截电流 工质利用率
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