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摘要

为了研究离子推力器输入参数对工作性能的影响,采用试验研究和理论分析的方法研究了离子推力器. 研究结果表明: 一定范围内离子束流随着加速电压绝对值的减小不断减小, 然后突然增大, 大、小推力模式下的电子返流极限电压分别为–140 V和–115 V, 放电电压、放电损耗随阳极流率减小单调增大, 减速电流单调减小, 通过调节阳极电流、栅间电压、工质气体流量, 功率为300—4850 W下, 推力为11—188 mN, 比冲为1800—3567 s, 效率为34%—67%, 在3000 W时推力器最高效率达到67%, 该转折点对推力器设计和应用有关键意义, 应用要结合在轨任务剖面选择合理的工作参数区间.

关键词:

Abstract

In order to achieve the optimal performance and reliability of the ion thruster in a wide power range, the influence of acceleration grid voltage and anode flow rate on the performance of ion thruster are studied experimentally and theoretically. The results show that in a certain range the ion beam current decreases continuously with the decrease of the absolute value of the accelerating voltage, and then increases suddenly. The electron backstreaming limited voltages in large and small thrust modes are –140 and –115 V, respectively. When the anode flow rate increases, the discharge voltage and discharge loss increase monotonically, and the deceleration current decreases monotonously. Under the power of 300−4850 W, the thrust is 11−188 mN, the specific impulse is 1800−3567 s, and the efficiency ranges from 34% to 67% by adjusting the anode current, grid voltage and working fluid gas flow. The maximum efficiency of thruster reaches 67% at 3000 W. This turning point is critical for thruster design and on-orbit applications. Choosing a reasonable range of working parameters can improve the performance and life of the thruster in application.

Keywords:

作者及机构信息

1.
2.

通信作者:李建鹏,ljplzjtedu@163.com

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 61601210)和中国空间技术研究院杰出青年人才基金资助的课题.

Authors and contacts

1.
2.

Corresponding author:Li Jian-Peng,ljplzjtedu@163.com

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 61601210) and the Fund for Distinguished Young Scholars of China Academy of Space Technology.

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离子推力器	推力器性能指标
离子推力器	推力/mN	比冲/s	效率	功率/kW
NSTAR^[7-10]	19.5—92	1951—3083	38%~59%	0.5—2.3
NEXT^[11]	25.5—236	1400—4190	32%~71%	0.5—6.9
XIPS-25^[12]	14.4—173.7	1610—3664	35%~66%	0.3—4.5
IT-500^[13]	375, 585, 750	7142	—	18, 28, 35
T6^[14]	76.5, 102.1127.7, 147.8	3720, 38803990, 3980	—	2520, 32804040, 4620

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