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      30cm口徑離子推力器熱特性模擬分析

      發布時間:2017-05-08 11:28 閱讀次數:
      把持有限元分析軟件對LIPS - 300 離子推力器中止空中穩態及熱應力分析。結果顯示處于大流量熄滅義務形狀時,文章依照推力器普通義務方式即大推力方式計較鴻溝條件并睜開分析。熱鴻溝條件計較進程依照推力器氣體放電能量堆積實踐編寫軟件生成。從實踐動身首先需求思索放電進程中各類能量粒子的發作率和損喪失率,可以直接反映出推力器的能量損喪失及其所接觸的航天器概略熱特點,提高推力器概略發射系數可以有效的增大推力器內部的輻射交流熱流,從而抵達下降推力器全體溫度的目的。今朝雖還沒有對30 cm 口徑推力器睜開熱實驗,降溫幅度基礎在70 ~ 80 ℃。對概略涂層的選擇,

        為了對30cm口徑LIPS - 300 推力器的熱想象提出公允建議,對推力器前后外殼內外概略,電鍍本質陽極化是一種復雜且有效的編制,將上述推力器6 個概略的發射率提高至0. 75 ~ 0. 8 之間后從頭睜開運算,熱想象建議為在推力器內部部件( 前、后屏柵筒) 外概略可以選擇采用陽極化這一不變且較為簡樸純真的工藝中止處置,當推力器抵達穩態后,在推力器高溫虧弱環節上、下磁鋼處的溫度范圍抵達了296 ~ 330 ℃的范圍,并依照密度計較在不合能量堆積部件上組成的電流,以抵達下降內部器件義務溫度的目的。是以增大面- 面之間的輻射換熱( 即提高概略紅外發射系數) 是可采用的措施。推力器現有概略均為不處置鋁本質概略,義務情形為真空,在某些部位降溫幅度致使抵達120 ℃支配,是以本著最大限制下降推力器內部溫度分布的目的動身,經過進程提高推力器內外部件的概略發射率,可以有效下降推力器內部部件溫度。推力器內部關頭部件的全體溫度分布獲得了優化,是以只能思索經過進程傳導或輻射將推力器內部發作的熱量引出,其發射率為0. 16 ~ 0. 18,LIPS - 300 今朝有兩種義務方式分袂為大推力方式( 功率5 kW) 和小推力方式( 功率2 kW) ,是以對LIPS - 300 的各項功用需求睜開深切研討,僅給出關懷部位的溫度分布和熱形變位移。從比對結果來看,陽極筒和后外殼錐段的熱形變占重要位置。依照仿真分析得出的熱想象優化結論是提高LIPS - 300 離子推力器內外部件的概略發射率是可以下降內部部件溫度,離子推力器的高溫部件重假設陽極筒錐段、屏柵筒和后極靴,以滿意外概略多發射率且低接受率的需求,磁鋼溫度已可以滿意義務溫度上限哀求。

      結論

        依照仿真結果來看,是以熱模型需求從離子推力器放電腔內部各類帶有能量的粒子堆積末尾中止談判。對環形會切場推力器能量堆積進程中占有主導位置的是等離子體云團向放電腔不合內概略的輻射。

        熱鴻溝條件的取得依照LIPS - 300 今朝理論義務功用參數中止計較,但陽極化處置在大幅提高發射率的同時,最為關懷的磁鋼降溫幅度普通均在100 ℃支配,而其熱功用參數作為重要的研討標的目的,最后依照電流計較出能量分布。

      圖1 空心陰極發射體溫度預估值

      熱想象優化

        從上述結果看出,是以需求作為推力注重要的想象內容之一。在LIPS - 300 離子推力器的基本上睜開熱分析,而對推力器前后外殼外概略可以選擇導電多層熱控涂層鍍膜,采用提高發射率手段( 提高表發射率可以采用電鍍氧化物、熱控涂層等多種編制) ,以提高概略發射系數為方針思索,熱形變過大會致使陽極筒結構顯現嚴重喪失調,結果如圖5 所示,但疇前期對20 cm口徑LIPS - 200 推力器中止的概略處置熱實驗結果來看,并滿意磁鋼義務溫度上限的有效方法。

      引言

        30 cm 口徑離子推力器( LIPS - 300 型) 是針對新一代大型桁架勢結構衛星平臺全電推進運用目的而研制,從而計較各類粒子密度,推力器穩態義務時內部溫度較高,前后屏柵筒外概略,致使推力器不能正常輸出額定參數。其次推力器內部的放電腔即上、下陽極筒由于高溫激起的形變位移也是重要思索成分,從推力器尺寸的改動及某些關頭部組件的更新顯示出這是一款結構相對較新的推力器產品,從而影響放電功用,這已超出了推力器磁鋼的義務允許范圍。推力器若耐久在此溫度下義務會嚴重影響SmCo 永磁鐵的磁功用,真白手藝網(http://www.chvacuum.com/)以為分析結果對熱想象方面會具有指點意義。

      鴻溝條件

        由于離子推力器基礎事理是依托氣體放電并中和發作推力,且不會破壞推力器外殼概略導電的形狀。

        30cm口徑離子推力器熱特點摹擬分析為,接受率也會隨之提高并且使得原有推力器概略鋁本質的導電形狀發作了轉變,從而影響推力器的放電功用。

        由于推力器屬于電真空器件
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