小功率氮电弧推力器的性能

采用自然辐射冷却结构的小功率电弧推力器,实现了以氮气为推进剂的长时间稳定运行。采用间接测力方法得到推力,利用铜镜反射法拍摄喉道处的放电状态,结合测量的弧电压、弧电流和气流量数据以及导出的比冲和推力效率,对推力器运行性能和放电特性进行了研究。结果显示:在气流量为100~700 mL/min,输入功率为35~55W的条件下,最大推力约为24 mN,最大比冲接近175 s,当弧电流为80~120 mA范围内变化时,弧电压变化范围为420~520V,并且弧电压随气流量的增加呈现出先下降后上升的趋势

100W级小功率电弧推力器性能研究

卫星小型化的应用发展对其在轨精确定位的推进技术提出了迫切需求。目前应用于空间微推进技术的主要还是冷气推进和电阻加热推进,其中主要的原因是,很多先进的推进技术虽然可能产生较高的比冲,却很难保证运行性能的稳定性和可控性,或者推力器的体积和重量难以减小到适用于微小卫星,或者系统复杂,以及使用的电源与卫星供电系统兼容性差,等等。然而不管是冷气推进还是电阻加热推进,都存在比冲低的不足,同样的任务需要携带更大量的气体以及气体贮存装置,降低有效载荷。电弧等离子体推力器具有结构简单,工作电压低,容易与卫星供电系统协调、推力功率比高,在技术实现难度及可靠性等方面具有一定优势,也正是由于这些特点,以肼为推进剂的千瓦级电弧加热推力器在国外大、中型卫星,特别是用于通讯和监测等用途的地球同步轨道卫星上,得到了较为大量的应用[1]。由于小卫星通常难以提供中低功率电弧推力器所需的较大输入电功率需求,因此100 W(甚至几瓦)以下稳定工作的Arcjet近年来得到了广泛关注。本文在实验室已有工作的基础上,自行研制了小功率的电弧推力器。推力器阳极喷管的喉道直径为0.3mm,喉道与阳极喷管出口的面积比为200,阳极喷管的扩张半角为20°。实验所用真空室的极限真空可达1×10-4Pa,推力器工作时的最大腔压小于0.8Pa。在气流量100~600 m L/min、工作电流80-180 m A的范围内实现了以氩气、氮气和氨气为推进剂的电弧推力器的持续稳定放电;采用测量冲击力的间接测力方法[2],系统测量了推力器在不同工作参数条件下的推力数据,结合弧电流、弧电压的测量数据,导出了对应条件下推力器的比冲和推力效率,并对推力器性能进行了分析。结果显示,在相同的气流量、工作电流条件下,推进剂为氨气时得到的比冲最大,最大比冲超过300s。三种推进剂条件下获得的弧电压都远高于1k W级电弧加热推力器的电压值。在氮气和氨气条件下,弧电压随气流量的增加先减小而后增大,呈现出不同于1k W级电弧加热推力器的复杂放电特性

直流减压层流氩等离子体射流的温度测量

在低于大气压条件下产生的减压热等离子体射流仍然具有较高的温度和能流密度,已经有几十年的材料工艺应用历史,但是对减压热等离子体射流的参数诊断、特别是对其可能偏离局域热力学平衡的特性研究还远未深入和系统。本文采用玻尔兹曼图表法及双静电探针方法,对以纯氩为工质的减压层流热等离子体射流的激发温度及电子温度进行了测量

Plasma and electrode emissions from a 1 kW hydrogen-nitrogen arcjet thruster

Arc root behavior affects the energy transfer and nozzle erosion in an arcjet thruster. To investigate the development of arc root attachment in 1 kW class N2 and H2-N2 arcjet thrusters from the time of ignition to the stably working condition, a kinetic series of end-on view images of the nozzle obtained by a high-speed video camera was analyzed. The addition of hydrogen leads to higher arc voltage levels and the determining factor for the mode of arc root attachment was found to be the nozzle temperature. At lower nozzle temperatures, constricted type attachment with unstable motions of the arc root was observed, while a fully diffused and stable arc root was observed at elevated nozzle temperatures

热等离子体复合涂层沉积与测量装置

隔热材料涂层及热性能实验，主要技术指标: 工作气压范围：102～105 Pa，等离子体射流覆盖的最大直径：60 m

小功率电弧推力器的运行参数与性能

本文采用自行设计的小功率电弧推力器（Arcjet）和气动小推力测量装置，以氩气为推进剂，系统测量了推力器在不同工况下的弧电压、弧电流以及推力数据，对其性能和稳定性进行了分析。实验结果表明气流量4.5~10.5mg/s，输入功率4.7~23.6W的条件下，产生的推力为3.1~9.4mN，比冲为70~96s

小功率电弧推力器性能研究

本文采用自行设计的小功率电弧推力器（Arcjet）和气动小推力测量装置，以氩气为推进剂，系统测量了两种尺寸推力器在不同工况下的弧电压、弧电流以及推力数据，对其性能和稳定性进行了分析。实验结果表明：气流量4.5~10.5 mg/s，输入功率5~25 W的条件下，推力器A产生的推力为3.1~9.4mN，比冲为70~96s；在气流量9 mg/s，输入功率25~35 W的条件下，推力器B产生的推力约7.5~9.5 mN，比冲95~110s