霍爾推進器通道器壁腐蝕的數值模擬.pdf

1、霍爾推進器是電推進器的一種，因具有高效率、高比沖、長壽命和易操作等特點，在深空探測和微小衛(wèi)星姿態(tài)控制等領域獲得了成功應用，已成為航天領域的重要研究方向。隨著航天器向執(zhí)行任務更加復雜化，執(zhí)行任務周期不斷增加的趨勢發(fā)展，也對霍爾推進器的工作壽命提出了更高的要求。提高霍爾推進器的工作壽命與工作穩(wěn)定性成為電推進技術發(fā)展中的關鍵問題。
　　在限制霍爾推進器的壽命因素中，放電通道器壁的濺射腐蝕是最主要因素?；魻柾七M器的基本特征是具有環(huán)形的放電

2、通道，電子在通道內電磁場的作用下形成霍爾漂移，通道內電離產生的離子在電場的加速下高速噴出從而形成反沖力來推進航天器。在放電通道內，由于電場與磁場等各種因素的影響，導致通道內部分高速離子束聚焦不好而發(fā)散，濺射到通道器壁表面，對通道的器壁形成濺射腐蝕，腐蝕的累積會嚴重影響推進器的正常工作。隨著放電通道器壁的腐蝕，推進器的磁極會暴露在高能離子流的侵蝕之下，導致通道內的磁場位形被破壞，推進器性能下降，無法正常工作?；魻柾七M器放電通道器壁被腐蝕成

3、為制約推進器壽命和影響運行穩(wěn)定性的最重要問題，因此研究霍爾推進器放電通道腐蝕機理具有重要意義。
　　本文建立了基于PIC-MCC(質點網格法-蒙特卡洛碰撞法)算法的二維軸對稱模型來對霍爾推進器通道壁面腐蝕過程進行數值模擬，該程序模型包括三部分：計算模型的建立及參數設置，等離子體模擬程序以及腐蝕計算程序。本課題采用Fully-Kinetic PIC-MCC方法對通道內等離子體的運動行為進行模擬，得到等離子體的分布規(guī)律。壁面腐蝕速率根

4、據壁面材料的濺射產額公式計算得出。
　　本文對 SPT-100型霍爾推進器的器壁腐蝕演化進行了模擬，并將模擬結果與實驗結果對比，驗證了模擬的準確性。在此基礎上，還研究了推進器運行參數對推進器壁面腐蝕的影響。本課題的重點研究內容是針對新一代ATON型P70霍爾推進器的緩沖區(qū)預電離作用進行研究，得到了不同預電離率的作用下器壁腐蝕演化的規(guī)律。研究結果表明，隨著預電離率的增大，推進器器壁腐蝕會在一定程度上加劇，因此，在進行新一代推進器的研