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基于脉冲等离子体源的航天器表面电位主动控制的研究

鲁文涛  
【摘要】: 航天器的应用和发展历程表明,航天器表面充电引发静电放电是导致航天器异常和故障的重要原因。因此,在航天器设计和应用中,必须对航天器表面电位采取必要的控制和防护措施,而对航天器表面电位进行主动控制则是最重要和有效的航天器电位控制方法。 基于脉冲等离子体源(PPS)的航天器表面电位主动控制具有平均功耗小、控制灵活、结构紧凑、中和效率高等优点,很适合用于航天器表面电位控制以及空间站对接前各组件的电位消除。本文对其主要进行了以下几个方面的工作: (1) PPS电源的研制。根据模拟试验的需要,在MDT-I型PPS电源的基础上,研制出了性能更优异的MDT-II型PPS电源。 (2)模拟试验。设计了PPS与航天器模拟件垂直、平行、在模拟件上以及航天器模拟件之间有障碍物这四种情况下的试验系统,并在试验系统中进行了一系列电位控制模拟试验,得到了大量的试验数据,证实了基于PPS的航天器表面电位控制的可行性。 (3)试验数据分析。通过对模拟试验数据的分析,得到了航天器两部分电位差大小、脉冲等离子体源类型和放电能量大小、脉冲等离子体源与航天器表面待消除电位差两部分的距离和相对位置、航天器表面待消除电位差两部分之间的相互距离以及是否有障碍物等因素与航天器表面电位主动控制效果的关系。 (4)等效模型的研究。根据PPS的特性,建立了基于PPS的航天器表面电位主动控制的等效电路模型,并通过试验验证了该模型的正确性。


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