射频离子推力器(Radio-frequency ion thruster,RIT)具有高比冲、长寿命、结构简单、性能灵活可调等优势,在无拖曳控制、卫星轨道及姿态控制、空间探测等领域具备广阔的应用前景。射频离子推力器通过栅极引出并加速离子产生推力,可通过...射频离子推力器(Radio-frequency ion thruster,RIT)具有高比冲、长寿命、结构简单、性能灵活可调等优势,在无拖曳控制、卫星轨道及姿态控制、空间探测等领域具备广阔的应用前景。射频离子推力器通过栅极引出并加速离子产生推力,可通过推力器羽流中的离子参数评估推力器的各项性能参数,推力器羽流离子参数的实验研究对推力器性能评估与优化具有重要意义。利用阻滞势分析仪与法拉第杯在不同输入条件下对射频离子推力器XRIT-200的羽流离子参数进行了实验研究。结果表明:推力器羽流中离子能量与屏栅电压成良好的线性关系,屏栅电压为1.3 kV时,离子能量达到1.3069 keV,但屏栅电压对推力密度的提升受到推力器工质流量的限制;同等屏栅电压与射频功率的条件下,推力密度随工质流量升高而增大;在给定的推力器输入条件下,射频功率升高,离子电流密度增大,推力器羽流发散角减小,推力器羽流更为集中。展开更多
栅极系统是离子推力器的主要组件,其透过率特性对推力器的效率和推力具有重要影响.为了进一步优化栅极性能和有效评估离子推力器效率,对离子推力器栅极透过率径向分布进行研究.采用particle-In-CellMonte Carlo Collision数值仿真方法...栅极系统是离子推力器的主要组件,其透过率特性对推力器的效率和推力具有重要影响.为了进一步优化栅极性能和有效评估离子推力器效率,对离子推力器栅极透过率径向分布进行研究.采用particle-In-CellMonte Carlo Collision数值仿真方法对束流引出过程进行了模拟.分析了屏栅、加速栅以及栅极系统的透过率随栅孔引出束流离子数量的变化关系,结合放电室出口离子密度分布,进而分别得到屏栅透过率、加速栅透过率和栅极系统透过率的径向分布特性,最后进行实验验证.研究结果表明:屏栅透过率径向分布具有中心对称性,在推力器中心有最小值,从中心沿着径向逐渐增大;加速栅透过率径向分布与屏栅透过率变化趋势相反;栅极系统透过率受加速栅透过率的影响很小,其径向分布与屏栅透过率径向分布相近;离子推力器栅极总透过率随着束流增大而缓慢减小.研究结果可为离子推力器栅极优化提供参考.展开更多
利用试验和数值模拟相结合的方法研究6 cm Kaufman离子推力器放电电压和屏栅电压的变化对其工作性能的影响。试验中,离子推力器使用氩气作为推进剂,测量了多组不同工况下的性能参数。此外,基于Goebel的理论模型模拟了放电电压对束流电...利用试验和数值模拟相结合的方法研究6 cm Kaufman离子推力器放电电压和屏栅电压的变化对其工作性能的影响。试验中,离子推力器使用氩气作为推进剂,测量了多组不同工况下的性能参数。此外,基于Goebel的理论模型模拟了放电电压对束流电流和推进剂利用率的影响;采用单元内粒子-蒙特卡罗碰撞(PIC-MCC)方法模拟屏栅电压对束流电流、推进剂利用率和加速栅极电流的影响。试验和数值模拟结果一致,发现当放电电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定;当屏栅电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定,加速栅极电流先减小后趋于稳定。研究可以为提高多模式离子推力器的性能提供参考。展开更多
文摘射频离子推力器(Radio-frequency ion thruster,RIT)具有高比冲、长寿命、结构简单、性能灵活可调等优势,在无拖曳控制、卫星轨道及姿态控制、空间探测等领域具备广阔的应用前景。射频离子推力器通过栅极引出并加速离子产生推力,可通过推力器羽流中的离子参数评估推力器的各项性能参数,推力器羽流离子参数的实验研究对推力器性能评估与优化具有重要意义。利用阻滞势分析仪与法拉第杯在不同输入条件下对射频离子推力器XRIT-200的羽流离子参数进行了实验研究。结果表明:推力器羽流中离子能量与屏栅电压成良好的线性关系,屏栅电压为1.3 kV时,离子能量达到1.3069 keV,但屏栅电压对推力密度的提升受到推力器工质流量的限制;同等屏栅电压与射频功率的条件下,推力密度随工质流量升高而增大;在给定的推力器输入条件下,射频功率升高,离子电流密度增大,推力器羽流发散角减小,推力器羽流更为集中。
文摘栅极系统是离子推力器的主要组件,其透过率特性对推力器的效率和推力具有重要影响.为了进一步优化栅极性能和有效评估离子推力器效率,对离子推力器栅极透过率径向分布进行研究.采用particle-In-CellMonte Carlo Collision数值仿真方法对束流引出过程进行了模拟.分析了屏栅、加速栅以及栅极系统的透过率随栅孔引出束流离子数量的变化关系,结合放电室出口离子密度分布,进而分别得到屏栅透过率、加速栅透过率和栅极系统透过率的径向分布特性,最后进行实验验证.研究结果表明:屏栅透过率径向分布具有中心对称性,在推力器中心有最小值,从中心沿着径向逐渐增大;加速栅透过率径向分布与屏栅透过率变化趋势相反;栅极系统透过率受加速栅透过率的影响很小,其径向分布与屏栅透过率径向分布相近;离子推力器栅极总透过率随着束流增大而缓慢减小.研究结果可为离子推力器栅极优化提供参考.
文摘利用试验和数值模拟相结合的方法研究6 cm Kaufman离子推力器放电电压和屏栅电压的变化对其工作性能的影响。试验中,离子推力器使用氩气作为推进剂,测量了多组不同工况下的性能参数。此外,基于Goebel的理论模型模拟了放电电压对束流电流和推进剂利用率的影响;采用单元内粒子-蒙特卡罗碰撞(PIC-MCC)方法模拟屏栅电压对束流电流、推进剂利用率和加速栅极电流的影响。试验和数值模拟结果一致,发现当放电电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定;当屏栅电压逐渐增大时,引出的束流电流和推进剂利用率先增加然后趋于稳定,加速栅极电流先减小后趋于稳定。研究可以为提高多模式离子推力器的性能提供参考。
