霍爾推力器點(diǎn)火啟動(dòng)過程實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、霍爾推力器是一種典型的利用正交電磁場約束等離子體放電的推進(jìn)裝置，點(diǎn)火是其正常運(yùn)行的第一步也是最關(guān)鍵的一步?；魻柾屏ζ鼽c(diǎn)火啟動(dòng)過程本質(zhì)上是正交電磁場下的氣體雪崩擊穿過程，推力器在軌飛行點(diǎn)火幾千次，天地環(huán)境差異、推力器工作參數(shù)漂移以及壽命期內(nèi)狀態(tài)的變化等均會(huì)對(duì)點(diǎn)火可靠性造成影響，點(diǎn)火過程中氣體瞬間雪崩電離伴隨著百安培量級(jí)的瞬時(shí)電流也會(huì)沖擊整個(gè)供電系統(tǒng)，影響霍爾推力器系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因此針對(duì)霍爾推力器點(diǎn)火啟動(dòng)可靠性和點(diǎn)火沖擊的研究具有重要的理

2、論價(jià)值和應(yīng)用意義。
　　首先，從氣體放電基本理論出發(fā)，分析霍爾推力器點(diǎn)火啟動(dòng)的物理過程，在變電壓條件下測試推力器點(diǎn)火前通道內(nèi)暗電流特性，給出推力器點(diǎn)火啟動(dòng)過程中暗電流的伏安特性曲線，研究其特性變化的物理機(jī)制，結(jié)果表明暗電流伏安特性曲線可分為線性段和指數(shù)上升段，線性段斜率和指數(shù)上升段上升速率與陽極流量成正比，與磁場強(qiáng)度成反比，分別表現(xiàn)為電子與壁面、電子與中性粒子的電子傳導(dǎo)過程占主導(dǎo)地位和級(jí)聯(lián)碰撞電離過程占主導(dǎo)地位。隨后基于暗電流隨點(diǎn)

3、火參數(shù)的變化趨勢進(jìn)行降低勵(lì)磁電流的點(diǎn)火啟動(dòng)邊界實(shí)驗(yàn)，給出了霍爾推力器點(diǎn)火邊界與宏觀放電參數(shù)之間的變化規(guī)律。
　　其次，圍繞推力器點(diǎn)火啟動(dòng)過程中點(diǎn)火瞬間沖擊電流展開相關(guān)實(shí)驗(yàn)和理論研究，通過點(diǎn)火前通道內(nèi)壓力測量及推力器的變放電參數(shù)點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)，分析了點(diǎn)火瞬間沖擊電流形成機(jī)理和特性，研究表明點(diǎn)火沖擊電流峰值與陽極電壓、質(zhì)量流量成正比，沖擊電流持續(xù)時(shí)間與陽極電壓成反比，與質(zhì)量流量成正比，磁場強(qiáng)度只影響點(diǎn)火邊界，不影響點(diǎn)火沖擊電流峰值和持續(xù)時(shí)間

4、，點(diǎn)火瞬間沖擊電流的積分面積由點(diǎn)火前通道內(nèi)原子數(shù)密度決定。
　　第三，點(diǎn)火瞬間電源側(cè)沖擊電流是影響供電系統(tǒng)安全的重要因素之一，在點(diǎn)火瞬間推力器側(cè)沖擊電流形成機(jī)制認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合放電回路濾波單元特性，給出了點(diǎn)火瞬間電源側(cè)沖擊電流形成機(jī)理及評(píng)估計(jì)算方法，通過分析給出了點(diǎn)火瞬間電源側(cè)沖擊電流的理論邊界值計(jì)算公式，理論計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定性吻合。利用上述理論分析對(duì)比不同電感參數(shù)下電源脈沖電流峰值，給出濾波器的電感參數(shù)選擇優(yōu)化方向。