霍爾推力器點火啟動過程實驗研究.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裝置，點火是其正常運行的第一步也是最關(guān)鍵的一步。霍爾推力器點火啟動過程本質(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)的變化等均會對點火可靠性造成影響，點火過程中氣體瞬間雪崩電離伴隨著百安培量級的瞬時電流也會沖擊整個供電系統(tǒng)，影響霍爾推力器系統(tǒng)的安全運行，因此針對霍爾推力器點火啟動可靠性和點火沖擊的研究具有重要的理

2、論價值和應(yīng)用意義。
　　首先，從氣體放電基本理論出發(fā)，分析霍爾推力器點火啟動的物理過程，在變電壓條件下測試推力器點火前通道內(nèi)暗電流特性，給出推力器點火啟動過程中暗電流的伏安特性曲線，研究其特性變化的物理機制，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過程占主導地位和級聯(lián)碰撞電離過程占主導地位。隨后基于暗電流隨點

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

4、，點火瞬間沖擊電流的積分面積由點火前通道內(nèi)原子數(shù)密度決定。
　　第三，點火瞬間電源側(cè)沖擊電流是影響供電系統(tǒng)安全的重要因素之一，在點火瞬間推力器側(cè)沖擊電流形成機制認識的基礎(chǔ)上，結(jié)合放電回路濾波單元特性，給出了點火瞬間電源側(cè)沖擊電流形成機理及評估計算方法，通過分析給出了點火瞬間電源側(cè)沖擊電流的理論邊界值計算公式，理論計算數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)定性吻合。利用上述理論分析對比不同電感參數(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。