脈沖等離子體推力器工作過(guò)程及其效率的研究.pdf

1、上海交通大學(xué)博士學(xué)位論文脈沖等離子體推力器工作過(guò)程及其效率的研究姓名：侯大立申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士專業(yè)：機(jī)械制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：趙萬(wàn)生20080101上海交通大學(xué)博‘I ：學(xué)位論文本文對(duì)脈沖等離子體推力器的兩個(gè)加速階段進(jìn)行了描述與理論建模。對(duì)電熱加速進(jìn)行的描述和建模有助于從設(shè)計(jì)的角度改善電熱加速，提高推力器的性能。對(duì)推力器電磁加速運(yùn)行過(guò)程中的等效L R C 簡(jiǎn)化電路進(jìn)行了建模，分析了影響推力器性能的電感、電阻分量，建立了設(shè)計(jì)參數(shù)與電磁加

2、速的關(guān)系，為電磁加速性能的提高奠定了理論基礎(chǔ)。本文還研究了放電到粒子加速過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換及推進(jìn)劑加速機(jī)制，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的推力器能量損失、推進(jìn)劑損失進(jìn)行了分析。為了對(duì)本文提出的加速機(jī)制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，進(jìn)行了脈沖等離子體推力器的性能測(cè)試，建立了推力器的設(shè)計(jì)參數(shù)如充電電壓、放電能量、電極間距等與性能參數(shù)如推力、元沖量、比沖、效率等的關(guān)系。本文還對(duì)脈沖等離子體推力器的等效電路模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，計(jì)算了不同設(shè)計(jì)參數(shù)下的等效電感和等效電阻值，并基于等效

3、電路模型，根據(jù)基爾霍夫定律和能量守恒定律，初步獲得了電磁加速效率和電熱加速效率的估算模型。針對(duì)推力器的電熱加速效率低的缺點(diǎn)，基于二次加速機(jī)制和電熱加速模型，將傳統(tǒng)的化學(xué)推進(jìn)與電推進(jìn)原理相結(jié)合，設(shè)計(jì)了新型帶陶瓷噴嘴結(jié)構(gòu)的脈沖等離子體推力器。對(duì)新型陶瓷噴嘴電極的推力器的測(cè)試結(jié)果顯示，這種推力器與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的平行電極推力器相比，推力提高了1 8 ％，比沖提高了1 7 ％，效率提高了2 0 ％以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所提出二次加速機(jī)制的合理性。關(guān)