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环形轨道平台位姿调整3-RPR平面并联机构尖点及无奇异路径规划
1
作者 张寅五 杭鲁滨 +4 位作者 康开东 陈君荣 章鹏程 黄晓波 林士森 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2024年第5期80-85,共6页
为保障核电站运行安全,需要在线检测核主泵中空螺栓的疲劳失效、腐蚀、裂纹等缺陷。环形轨道平台是核主泵中空螺栓检测装备的运行基准,其与核主泵同心度调整的3-RPR平面并联机构路径规划是保证检测精准的核心技术。构建了3-RPR约束方程... 为保障核电站运行安全,需要在线检测核主泵中空螺栓的疲劳失效、腐蚀、裂纹等缺陷。环形轨道平台是核主泵中空螺栓检测装备的运行基准,其与核主泵同心度调整的3-RPR平面并联机构路径规划是保证检测精准的核心技术。构建了3-RPR约束方程、雅可比行列式和雅可比增广矩阵的子矩阵行列式组成的尖点方程组,消元得到了一个24次变元多项式,确定了关节空间内的所有尖点数量。利用3-RPR平面并联机构关节空间内的尖点,规划了同一无奇异最大域中装配构形间的无奇异路径;结果表明,该方法增加了机构可控工作空间,对并联机构运动学有重要的研究意义。 展开更多
关键词 环形轨道平台 3-RPR平面并联机构 雅可比增广矩阵 尖点方程组 无奇异路径
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LIPS-200环型会切磁场离子推力器热模型计算分析 被引量：9
2
作者 孙明明 张天平 +2 位作者 陈娟娟 龙建飞 吴先明 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1274-1280,共7页
为了建立国内自行研制的20cm口径LIPS-200环型会切磁场离子推力器放电室的热模型,研究了放电室内等离子体的产生过程,得到了二次电子的温度、离子密度以及电子密度分布规律,在此基础上得到放电室各个关键部件的电流沉积和能量沉积热模... 为了建立国内自行研制的20cm口径LIPS-200环型会切磁场离子推力器放电室的热模型,研究了放电室内等离子体的产生过程,得到了二次电子的温度、离子密度以及电子密度分布规律,在此基础上得到放电室各个关键部件的电流沉积和能量沉积热模型。以热模型计算结果为依据,进行了推力器稳态工作下的有限元热分析以及热平衡验证试验。结果显示：推力器处于稳定放电时,放电室内电子温度分布范围为2-4eV;电离基本发生在放电室轴线附近,此处电离产生率和电子温度最高,并且整个放电室内离子密度约为10^17/m^3;放电室的内表面能量沉积主要来自二次电子及Xe离子。 展开更多
关键词 环型会切磁场 离子推力器 热模型
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两种会切场离子推力器对比研究 被引量：7
3
作者 赵以德 李建鹏 +4 位作者 张天平 江豪成 王亮 郭德洲 杨威 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2633-2640,共8页
为了进一步提升离子推力器性能和可靠性,基于30cm环形会切场离子推力器LIPS-300H和30cm柱形会切场离子推力器LIPS-300Z,对比研究了两类会切场离子推力器各自优劣及其机理。首先分析了两种会切场原理,总结给出了两种会切场差异,然后实验... 为了进一步提升离子推力器性能和可靠性,基于30cm环形会切场离子推力器LIPS-300H和30cm柱形会切场离子推力器LIPS-300Z,对比研究了两类会切场离子推力器各自优劣及其机理。首先分析了两种会切场原理,总结给出了两种会切场差异,然后实验对比研究了两种会切场离子推力器束流均匀性、放电效率和寿命。实验结果显示,LIPS-300H相比LIPS-300Z在3kW和5kW工况下束流密度峰值分别降低25%和19%,放电电压分别降低7.8V和6.2V,放电损耗分别增加31W/A和42W/A。此外,LIPS-300H离子推力器在3kW和5kW工况下屏栅预测寿命分别是LIPS-300Z的7.7倍和4.2倍。结果表明:虽然LIPS-300Z比LIPS-300H具有放电损耗低的优点,但其较差的束流均匀性、较高的放电电压和双荷离子比,使其在寿命和可靠性方面劣于LIPS-300H。 展开更多
关键词 离子推力器 柱形会切场 环形会切场 束流均匀性 效率
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40cm离子推力器设计与性能测试 被引量：3
4
作者 赵以德 张天平 +3 位作者 李娟 江豪成 胡竟 张文涛 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2192-2199,共8页
针对我国木星探测、小行星采样返回等深空探测任务对大功率电推进系统的应用需求,开展了大功率离子推力器研究。通过采用四极环形磁钢会切场放电室、束流直径为40 cm的三栅极离子光学系统、石墨顶触持极六硼化镧空心阴极、耐高温磁钢等... 针对我国木星探测、小行星采样返回等深空探测任务对大功率电推进系统的应用需求,开展了大功率离子推力器研究。通过采用四极环形磁钢会切场放电室、束流直径为40 cm的三栅极离子光学系统、石墨顶触持极六硼化镧空心阴极、耐高温磁钢等先进技术和材料完成了大功率40 cm离子推力器原理样机的研制。试验测试了40cm离子推力器原理样机放电损耗、工质利用率、加速栅电流、减速栅电流等工作参数和束流平直度、推力、比冲、效率等性能指标,试验结果显示:该样机在6.94 kW功率下,推力232 mN,比冲4 367 s,效率71%,束流平直度0.72。 展开更多
关键词 深空探测 离子推力器 大功率 环形磁钢会切场 高束流均匀性
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离子推力器束流均匀性改善方法研究 被引量：3
5
作者 赵以德 江豪成 +3 位作者 张天平 杨褔全 孙运奎 李娟 《真空与低温》 2015年第3期157-160,185,共5页
束流均匀性是离子推力器的一个重要指标,其代表离子推力器栅极整个引出平面上引出束流密度的均匀程度,一般用束流平直度来表示。从产生均匀束流的必要条件出发,讨论了离子束流均匀性影响因素,并对其影响机理进行了分析。根据讨论结果对... 束流均匀性是离子推力器的一个重要指标,其代表离子推力器栅极整个引出平面上引出束流密度的均匀程度,一般用束流平直度来表示。从产生均匀束流的必要条件出发,讨论了离子束流均匀性影响因素,并对其影响机理进行了分析。根据讨论结果对典型离子推力器的束流均匀性进行了对比分析。最后总结给出了离子推力器束流均匀化设计应遵循的一般原则。 展开更多
关键词 离子推力器 束流均匀性 环切场 变孔径栅
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多模式离子推力器放电室和栅极设计及其性能实验研究 被引量：3
6
作者 李建鹏 赵以德 +3 位作者 靳伍银 张兴民 李娟 王彦龙 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期247-257,共11页
针对小天体探测任务对离子推力器设计要求,完成总体方案设计,开展了四极环形磁钢会切场放电室和凸面三栅变孔径栅极设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了放电室、栅极设计的合理性及匹配性,试验结果表明:多模式离子推力器实现了宽... 针对小天体探测任务对离子推力器设计要求,完成总体方案设计,开展了四极环形磁钢会切场放电室和凸面三栅变孔径栅极设计,采用试验研究和理论分析的方法研究了放电室、栅极设计的合理性及匹配性,试验结果表明:多模式离子推力器实现了宽范围稳定放电和引出,在277—3120 W功率下,推力从9.9 mN线性增加到117.2 mN,比冲从1269s台阶上升到3492 s,束流发散角从30.7°下降到26.8°并趋于稳定,各工作点矢量偏角小于1.5°,束流平直度大于0.75,栅极稳定化处理是控制栅间距一致性的重要方法,采用应力释放钼安装环热设计后栅极间距极差得到有效控制,最大下降百分比为90%,本研究为离子推力器多模式化设计及在轨应用工程研制提供参考. 展开更多
关键词 离子推力器 多模式 环形磁钢会切场 凸面三栅变孔径 热设计
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磁体几何尺寸对环形会切场离子推力器性能影响研究 被引量：2
7
作者 吴先明 张天平 《真空与低温》 2015年第2期78-81,85,共5页
不同直径的离子推力器系列产品,为磁场约束等离子体设备,磁路结构对于离子推力器性能有重要影响。文章介绍了利用有限元模拟软件MAXWELL对不同尺寸磁体产生的磁场位形进行模拟,进而研究不同磁体几何尺寸对离子推力器性能的影响。结果表... 不同直径的离子推力器系列产品,为磁场约束等离子体设备,磁路结构对于离子推力器性能有重要影响。文章介绍了利用有限元模拟软件MAXWELL对不同尺寸磁体产生的磁场位形进行模拟,进而研究不同磁体几何尺寸对离子推力器性能的影响。结果表明在闭合磁场等值线固定为50 G的前提下,较大厚度/宽度比的磁体产生更大的无场区体积,有利于离子推力器束流平直度的改进,从而提高离子推力器的性能。 展开更多
关键词 环形会切场离子推力器 磁路结构 磁体尺寸 束流平直度 放电损耗
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