《多級會切磁場電漿推力器電子傳導機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由劉輝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多級會切磁場電漿推力器電子傳導機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉輝
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
多級會切磁場電漿推力器是最近新湧現出的一種電漿推進裝置。通過採用會切磁場位型，大幅度地提高了推力器壽命，具有廣泛的套用前景。電子傳導機制是多級會切磁場電漿推力器的重要理論問題。電子傳導空間分布直接決定了推力器電離加速過程。但是通過調研發現，多級會切磁場電漿推力器電子傳導機制的研究還不夠深入。.申請人通過前期對多級會切磁場電漿推力器的研究發現，推力器會切磁場位型造成電子傳導徑向分布的差異。並且存在漏失電子和捕獲電子，兩類電子的比例和空間分布對推力器電漿參數分布具有重要影響。.本項目在現有研究基礎上，提出對多級會切磁場電漿推力器電子傳導機制進行系統研究。通過分析會切磁場位型對電子運動過程的影響規律，研究推力器內部強電場作用下漏失電子和捕獲電子分布函式的空間演化規律。在此基礎上分析電子的傳導過程，得到電漿參數的分布規律，明確多級會切磁場作用下的電子傳導機制。
結題摘要
多級會切磁場電漿推力器是最近新湧現出的一種電漿推進裝置。通過採用會切磁場位型，大幅度地提高了推力器壽命，具有廣泛的套用前景。電子傳導機制是多級會切磁場電漿推力器的重要理論問題。 本基金首先對會切磁場作用下電子傳導過程進行調研，通過 PIC/MCC 模擬方法，驗證了漏失電子的存在。在此基礎上，開展測量陽極電流密度，多環陽極的變陽極位置及變內環材料等實驗，利用實驗手段測量陽極電流密度徑向分布，驗證漏失路徑的存在並進一步探究了漏失路徑對多級會切磁場電漿推力器放電特性的影響。並進一步通過兩條典型的電子路徑建立流體模型進一步研究了漏失電子比例對多級會切磁場電漿推力器內部電漿參數分布的影響。 在此基礎上，基於電子傳導機理首先分析了多級會切磁場電漿推力器的主要電離區域及加速路徑，繼而就會切場磁場強度和尖端位置等磁場因素對多級會切磁場電漿推力器工作的影響進行研究並進行最佳化。在此基礎上，本基金進一步利用實驗和模擬手段研究了包括通道長度，徑向供氣位置，徑向陽極位置，變截面多級會切磁場電漿推力器出口漸擴角等結構參數對推力器工作過程的影響規律並進行最佳化。 最後，本基金對多級會切磁場電漿推力器的套用進行研究，分析了多級會切磁場電漿推力器在重力場測量任務中的可套用性後，建立無拖曳控制模型進一步研究了推力器推力解析度，感測器測量誤差對閉環控制系統性能的影響以及回響延遲、推力不確定性等動態特性對控制精度的影響。由於不同工質有自身的優點，可以適用於不同的航天任務中，因此本基金對Xe，Kr，Ar和I工質多級會切磁場電漿推力器進行了研究。 通過本基金關於多級會切磁場電漿推力器電子傳導機制分析，本課題組錄用及發表SCI檢索的論文15篇，EI檢索的論文2篇，培養博，碩士4名。其中，有2篇文章發表在Top期刊Plasma Source Science＆Technology（IF=3.939, 中科院大類分區2區，小類分區1區）。
