等离子体推动器 - 图文(3)

2019-04-21 10:27

效率低(<50%),原因:放电电极需要冷却,损失能量。 arc放电不稳定性,电极烧蚀等

(5)目前状态

目前仅限于地面研究,未进行太空实验。

2. 脉冲等离子体推进器 (Pulsed Plasma Thruster―PPT)

(1)结构及放电过程(见下图):

火化塞产生放电??聚四氟乙烯棒被融化产生等离子体??等离子体电流在self induced 磁场中被加速??产生推力。

(2)特点:

? 采用聚四氟乙烯固体推进剂;

? 放电功率小:(< 1 to 100 W),冲量小(10-1,000 μNs),可用于精确定位; ? 结构简单。

(3)目前状态:

已被用于美国NASA 地球勘测卫星的姿态调整。

3. 脉冲感性推进器(Pulsed Inductive Thruster-PIT)

脉冲 开关 电容 绝缘介质

(1)PIT的结构及工作原理(类ICP,结合上图理解)

脉冲电容放电??在放电线圈中产生快速上升电流??产生交变磁场的涡旋电场(inductive discharge)??加速电子电离产生plasma、加速plasma(磁梯度驱动力,磁喷嘴),由此产生推力。

(2)PIT的优点

? 没有电极损耗寿命问题;

? 可以使用氨气,水(飞行员小便等)等推进剂;

? 不需要变压器(不是高压放电)

附:在电推进器中,离子电推进器的电极(阴极、栅极)寿命成为问题(在下面的学习中提及),resistojet的寿命高,但比冲小,不适于星际旅行,同时解决寿命与推力问题,PIT是一种途径。

(3)PIT的缺点:

? 效率低,小于50%(离子推进器效率可达80%);? 仍然有绝缘材料损耗; ? 大电流开关寿命(脉冲方式);

(3)目前状态:地面研究,没有太空实验

静电型(介绍两类)

4. 离子推进器(ion engine,ion thruster)

(1)离子推进器的结构及工作原理(见图示一、二,为空心阴极电)

离子推进器原理示意图之一

离子推进器原理示意图之二(辅助图一)

离子推进器原理示意图之三

为射频型离子(霍夫曼离子源)推进器,主要由德国在研究

图示主要功能单元说明:

(a) 已以定量可控的方式将气体(高原子量的惰性气体)输入推进器腔室; (b) 在推进器腔室内电离放电(直流放电采用空心阴极方式,非直流方式

没有电极,如射频感性耦合放电,微波电子回旋共振放电); (c) 离子向推进器腔室内后部运动;

(d) 离子进入正、负电极加速区(在腔室最后面),离子由正极加速至负

极;

(e) 离子离开负电极,进入外空间,产生推力,推动飞行器向前运动; (f) 置于后部的空心阴极发射电子,中和离子。惰性气体离子被中和为原

子,原子进入太空。


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