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厚壁面以及变截面条件下推力器的束聚焦特性研究

江晓龙  
【摘要】:Hall推力器是是一种研究深入和应用广泛的电推进系统,具有高效率、高比冲的特点,是目前除了电阻加热推力器外应用最多的电推力器。目前推力器寿命成为了它发展与应用首要解决的问题。本文会对厚壁面与不同腐蚀形貌的陶瓷对推力器束聚焦特性的影响进行实验研究与理论分析。从磁场的角度分析增加陶瓷厚度后、磁极宽度增加后的推力器特性发生的改变,从整个寿命阶段即不同腐蚀形貌的陶瓷壁面的条件下分析了推力器性能改变,从传导电流分析这种变化机理。 本文首先提出,增加陶瓷厚度可以提高寿命同时会造成推力器束流特变差,由于内磁极距离增加后对控制通道内离子流动的磁场发生了很大的改变,并且通过实验证明了这一点,进一步通过模拟发现,磁场强度与位型都会发生改变,而且内磁极的影响要大于外磁极,提出了内外磁极变宽的比例在1:3为最佳状态。 其次,我们设置三组推力器不同寿命阶段的陶瓷,通过实验研究了推力器特性的改变,研究发现随着腐蚀程度的增加推力器的效率和推力有所提高,束聚焦特性会更好,同时我们通过实验发现放电通道中放电电流会降低,离子电流基本不变,是放电通道内的电子电流降低使得推力器性能有所改善。我们也研究分析了推力器束聚焦特性的改善机理,是由于陶瓷截面变化引起通道内粒子密度发生改变造成通道内电离与加速过程发生了迁移,改善了放电特性。 最后,我们从传导电流出发,通过实验证明传导电流随着腐蚀程度的增加而降低,通过实验测量了不同陶瓷截面的径向传导电流分布与电势的分布,研究发现截面变化后使得通道内传导电流降低,证明了霍尔推力器性能的改善是因为截面变化后传导电流的降低引起的。


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