低功耗MPT諧振腔改進(jìn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微波等離子推力器(MPT-MicrowavePlasmaThruster)是一種新型的在研電推力器，具有很好的發(fā)展前景。在MPT中，微波諧振腔是工質(zhì)吸收與轉(zhuǎn)換微波能量的重要場(chǎng)所，它的功能和化學(xué)推進(jìn)的燃燒室一樣。因此研制出一個(gè)高性能的諧振腔對(duì)于整個(gè)微波等離子推進(jìn)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。 本文的研究工作是在原有MPT諧振腔的基礎(chǔ)上開展的。原有諧振腔實(shí)現(xiàn)了MPT的小型化，使得MPT向工程應(yīng)用研究更邁進(jìn)了一步。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)電源功率要求不高(

2、≤100W)，微波泄漏小，能夠在地面和真空下點(diǎn)火啟動(dòng)，并能夠在多種工質(zhì)下工作。從以往的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，原有諧振腔的點(diǎn)火啟動(dòng)還不是很可靠，工作效率也不夠高，本文主要針對(duì)此兩點(diǎn)，首先從集中電容型同軸諧振腔的特點(diǎn)入手，利用傳輸線理論和波導(dǎo)理論對(duì)集中電容型同軸諧振腔的電磁場(chǎng)及其等效電路進(jìn)行分析，對(duì)這種諧振腔的能量轉(zhuǎn)換、諧振條件、激勵(lì)方式、阻抗匹配和品質(zhì)因數(shù)進(jìn)行了分析和討論。然后考慮激勵(lì)探針以及內(nèi)導(dǎo)體對(duì)場(chǎng)分布的影響，利用電磁場(chǎng)理論、微波電路設(shè)計(jì)以及機(jī)

3、械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，對(duì)微波諧振腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算，包括諧振腔腔體材料的選取、主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定、激勵(lì)方式的選擇、激勵(lì)裝置的設(shè)計(jì)、觀察窗和噴管設(shè)計(jì)以及其他一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，獲得了合理的諧振腔結(jié)構(gòu)形式。 最后分別在地面環(huán)境和真空環(huán)境下對(duì)比舊諧振腔進(jìn)行了點(diǎn)火啟動(dòng)和效率分析實(shí)驗(yàn)，以此來驗(yàn)證新諧振腔的性能。實(shí)驗(yàn)表明，對(duì)舊諧振腔的所作的改進(jìn)是有一定成效的，新諧振腔保證了MPT點(diǎn)火啟動(dòng)的可靠性，在一定程度上提升了MPT諧振腔的能量吸收效率