强激光与粒子束
2021, 33(6): 065002
为更好地理解放电腔内等离子体物理机制, 对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究, 其中初始电子采用粒子模拟的方法处理, 二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明：所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究;模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合;磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用, 有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率;二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。
放电腔 离子推力器 漂移-扩散 粒子 磁场 discharge chamber ion thruster drift-diffusion particle magnetic field 强激光与粒子束
2010, 22(12): 3020
采用时域有限差分法计算了不同特性电推力器等离子体喷流对不同频率通讯电磁波的衰减系数, 采用空间透射波法进行了微波等离子体推力器喷流对C波段电磁波衰减的地面测试实验。理论计算和实验诊断结果表明: 电推力器等离子体喷流对电磁波的衰减系数随着电磁波频率的升高逐渐减小, 随着喷流等离子体频率的升高近似线性增大, 随着喷流等离子体碰撞频率的增大呈先增大后减小的趋势；当喷流中等离子体数密度为0.9×1016~1.8×1016 m-3时, C波段电磁波的衰减系数为1.5~6.0 dB, 电推力器等离子体喷流对通讯信号的衰减效应不可忽略。
电推力器 等离子体 电磁波 衰减 electric thruster plasma electromagnetic wave attenuation
1 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部 航空航天学院, 大连 116024
2 西北工业大学 航天学院, 西安 710072
微空心阴极放电推力器是一种新颖的电热式微推力器, 利用纳卫星提供的1～10 W的功率可提高微推进装置的性能。为了预示该推力器的性能, 结合实验中测量的气体温度值和火箭发动机原理, 初步计算得出微放电推力器的推力范围为几十至上千μN, 以氩气为工质比冲量级为600～1 000 N·s/kg, 以氦气为工质比冲量级为3 000 N·s/kg。研究结果表明, 微空心阴极放电较小的尺寸结构与强烈并可控的气体加热相结合, 可以开发应用在电热式微放电推进中, 作为微小卫星, 尤其是纳卫星和皮卫星的动力系统。
电推进 纳卫星推进 微推力器 微空心阴极放电 electric propulsion nano-satellite propulsion microthruster microhollow cathode discharge
采用粒子网格单元和蒙特卡罗碰撞方法,建立了离子推力器羽流场的2维轴对称模型,对其特性进行了数值模拟,并将模拟结果与实验测量数据进行了对比分析。研究结果表明:数值模拟结果与实验测量值基本一致,模型可以很好地评估离子推力器的羽流特性;返流区离子数密度达到1014 m-3量级,会对航天器表面产生污染;背压对束流区域外电荷交换离子影响较为显著,不可忽略。
离子推力器 羽流 粒子网格单元 蒙特卡罗碰撞 电荷交换 返流区 ion thruster plume particle-in-cell Monte Carlo collision charge exchange backflow region
