外回路調(diào)控放電振蕩影響霍爾推力器性能的實驗研究.pdf

1、霍爾推力器是一種利用電場和磁場共同作用將電能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)動能的能量轉(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^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中獲取能量的過程，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霍爾推力器性能的影響規(guī)律及其機制具有重要的理論價值和應(yīng)用意義。
　　針對目前無法實現(xiàn)在不改變穩(wěn)態(tài)放電參數(shù)條件下獨立調(diào)控振蕩，進而研究振蕩對性能影響的問題，本文首先以推

2、力器端口電流為輸入信號，端口電壓為輸出信號，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，評估通過改變外回路結(jié)構(gòu)/參數(shù)，進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。實驗驗證在保證推力器穩(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立調(diào)控實驗方法，為研究放電振蕩與性能的關(guān)系提供實驗條件。
　　其次，通過調(diào)節(jié)外回路參數(shù)改變

3、放電電流振蕩特性，實驗研究了不同穩(wěn)態(tài)工作參數(shù)下放電電流振蕩對推力器宏觀性能的影響。研究結(jié)果表明，對于固定構(gòu)型的推力器，不同工況下振蕩對性能的影響規(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??；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。這說明不同工況下，不同放電振蕩幅值下工質(zhì)電離過程、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制，實驗測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。實驗結(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，但是對于高電壓大流量工況，放電振蕩幅值的增大同時伴隨的電子電流大幅增大和羽流發(fā)散損失的增大，導(dǎo)致推力以及陽極效率隨之降低。
　　最后，為進