磁聚焦影響霍爾推力器壁面腐蝕的研究.pdf

1、國內圖書分類號：V439.2國際圖書分類號：621.455工學碩士學位論文磁聚焦影響霍爾推力器壁面腐蝕的研究碩士研究生：蔡寧泊導師：于達仁教授申請學位：工學碩士學科、專業(yè)：動力機械及工程所在單位：能源科學與工程學院答辯日期：2010年7月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文I摘要霍爾推力器是一類先進的電推進裝置，以其高效率、高比沖和高可靠性等優(yōu)點已經廣泛應用于衛(wèi)星的位置保持和姿態(tài)控制，并成為世界各航天大國電推進裝置研究

2、中的熱點。近年來隨著航天技術的不斷發(fā)展，對霍爾推力器的壽命提出了更高的要求，而限制推力器壽命的諸多因素中，高能離子對通道壁面的濺射侵蝕最為嚴重，被認為是影響推力器壽命的最主要因素，需要引起研究者的廣泛關注。調節(jié)磁場可以對入射壁面的離子特性進行有效控制。聚焦良好的磁場位形能夠有效控制通道內離子束流特性，減小羽流發(fā)散角，提高推力器工作性能，同時對壁面腐蝕產生明顯的影響。本文圍繞磁聚焦對霍爾推力器壁面腐蝕特性的影響展開研究工作，通過數值模擬和

3、實驗方法論證了磁聚焦程度在提高推力器壽命方面的重要作用，主要包括以下內容：本文第二章首先對壁面腐蝕的原理進行了分析，從腐蝕模型中提取出決定腐蝕速率的離子參數，然后分別對這幾個參數進行分析。其次文章總結了霍爾推力器中磁聚焦的基本原理，得出調節(jié)磁場可以改變通道中電勢分布的結論。接下來利用PIC數值模擬方法統(tǒng)計了不同磁場條件下入射壁面的離子流參數變化，從模擬結果中發(fā)現(xiàn)，改變磁聚焦程度后主要對入射壁面的離子束流密度影響很大，而改變磁場強度后對壁

4、面濺射的影響不大。文章通過分析通道中的離子密度中心區(qū)域分布和電勢分布解釋了磁聚焦程度影響壁面腐蝕強度的原因。最后，采用Huygens壁面演化程序對不同磁場條件下的壁面形貌演化過程進行模擬，發(fā)現(xiàn)改變磁場對內外壁面腐蝕產生不同影響，而聚焦良好的磁場位形可使內外壁面腐蝕強度都處在較低的水平。第三章通過實驗手段來測量磁聚焦程度對外壁面離子入射參數的影響。首先實驗得出當磁聚焦程度改變時，羽流發(fā)散角、放電電流及工質利用率的變化規(guī)律。其次，通過給外壁