外回路調(diào)控放電振蕩影響霍爾推力器性能的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、霍爾推力器是一種利用電場(chǎng)和磁場(chǎng)共同作用將電能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)動(dòng)能的能量轉(zhuǎn)換裝置，作為航天產(chǎn)品其性能的研究和提升具有重要意義?；魻柾屏ζ鞣烹娺^(guò)程中的電流低頻振蕩反映工質(zhì)在通道內(nèi)的電離及離子在電場(chǎng)中獲取能量的過(guò)程，因而放電電流低頻振蕩與推力器性能密切相關(guān)，研究放電電流低頻振蕩對(duì)霍爾推力器性能的影響規(guī)律及其機(jī)制具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　針對(duì)目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)在不改變穩(wěn)態(tài)放電參數(shù)條件下獨(dú)立調(diào)控振蕩，進(jìn)而研究振蕩對(duì)性能影響的問(wèn)題，本文首先以推

2、力器端口電流為輸入信號(hào)，端口電壓為輸出信號(hào)，建立外回路結(jié)構(gòu)/參數(shù)和電源內(nèi)阻的傳遞函數(shù)，研究不同外回路結(jié)構(gòu)/參數(shù)下幅頻特性的變化規(guī)律，評(píng)估通過(guò)改變外回路結(jié)構(gòu)/參數(shù)，進(jìn)而改變推力器端口交變分量，調(diào)控放電電流低頻振蕩的可行性。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在保證推力器穩(wěn)態(tài)放電參數(shù)不變的條件下，外回路參數(shù)能有效地影響放電電流低頻振蕩幅值，創(chuàng)造霍爾推力器放電低頻振蕩特性的獨(dú)立調(diào)控實(shí)驗(yàn)方法，為研究放電振蕩與性能的關(guān)系提供實(shí)驗(yàn)條件。
　　其次，通過(guò)調(diào)節(jié)外回路參數(shù)改變

3、放電電流振蕩特性，實(shí)驗(yàn)研究了不同穩(wěn)態(tài)工作參數(shù)下放電電流振蕩對(duì)推力器宏觀性能的影響。研究結(jié)果表明，對(duì)于固定構(gòu)型的推力器，不同工況下振蕩對(duì)性能的影響規(guī)律不同，在高電壓大流量的工況下，推力器的宏觀性能參數(shù)（如推力、比沖、效率、推力/功率比）隨著放電電流振蕩幅值的增大而減小；在低電壓小流量的工況下，推力器的性能參數(shù)隨著放電電流振蕩幅值的增大而增大。這說(shuō)明不同工況下，不同放電振蕩幅值下工質(zhì)電離過(guò)程、電子傳導(dǎo)以及羽流發(fā)散具有顯著差異。
　　第

4、三，為弄清不同振蕩幅值下，推力器性能差異的物理機(jī)制，實(shí)驗(yàn)測(cè)量了不同振蕩幅值下推力器等離子體參數(shù)的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，不同推力器工作參數(shù)下，放電振蕩幅值的增加均會(huì)增加通道內(nèi)工質(zhì)的電離度并使能量分布峰值增大，高能離子份額增加。因此，低電壓小流量工況下，隨著放電振蕩幅值的增大推力和效率均得到提高，但是對(duì)于高電壓大流量工況，放電振蕩幅值的增大同時(shí)伴隨的電子電流大幅增大和羽流發(fā)散損失的增大，導(dǎo)致推力以及陽(yáng)極效率隨之降低。
　　最后，為進(jìn)