ECR微波离子推进器离子加速部件的研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bingjilin1986
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
微波电子回旋共振(electroncyclotronresonance-ECR)等离子体源技术是一种先进的低温等离子体发生技术,具有体积小、无热阴极、起动时间快、工质电离度高、工作寿命长等优点,非常适用于空间推进领域。以ECR等离子体为工质的离子推进器,是当前离子发动机的主流方向,对推进技术的发展而言具有重要意义。本文研究的内容为:对目前工业上成功应用的2.45GHz小型高电荷态ECR微波离子源进行参数分析,并以其参数为基础,以磁流体理论为依据设计出适合该离子源的静电式离子加速部件,使该离子加速部件在ECR离子源尺寸限制条件内具有最大的推力和比冲。  离子束在电场中的运动是一个极其复杂的过程,本文在设计过程中采用PIC算法,通过对静电场泊松方程进行求解,模拟出粒子的运动特性。而离子加速部件栅极间静电场场强分布,则利用时域有限差分法对其相应的Maxwell方程进行数值求解得到。  静电式离子加速部件的设计工作分为部件加速性能设计、离子光学性能修正及工况适应性分析。文章从高电荷态ECR等离子体入手,通过对等离子体电荷态、氩离子温度等重要参数的计算,进一步确定了单孔离子引出束的束流强度、加速部件的离子导流系数和栅极电位分布等基本参数,从而确定了离子加速部件的加速性能和对二次电子影响的消除能力。在确定了加速部件栅极的基本参数后,通过对三栅极系统各个极板结构进行几何修正,从而对加速电场位形进行优化处理,增强了加速系统对变导流系数的适应性,改善了离子束光学特性,使该三栅极系统参数可适用于多孔离子加速系统。最后,文章对该设计参数的离子加速部件进行性能计算,确定了该部件应用于离子推进系统后的推力和比冲指标,并对部件在正常工作状态下进行了寿命评估。经仿真计算,该设计参数的离子加速部件基本达到了当前的空间应用水平。
其他文献
当今科学技术高速发展,世界范围内对半导体产品的需求持续上扬,半导体芯片生产商投入了大量资金以跟上半导体市场的发展步伐。半导体工业的进步以及对制造微型芯片最为关键的薄
本文介绍了整体叶盘的结构特点,整体叶盘是航空发动机中高速转动的关键件,与传统的榫头榫槽型结构相比,整体叶盘具有重量轻、结构简单、零件数目少、可靠性高等特点。其几何
本文以超声速气流中液体横向射流的混合特性为主要研究对象,采用两相大涡模拟数值方法及实验研究手段,对平板液体射流及带凹腔的煤油射流混合特性进行了研究。基于Euler-Lagr
激波与边界层相互作用在高速飞行中无所不在,通常发生在飞机、导弹和火箭的内、外流场,激波诱导的边界层分离常带来如流道雍塞等诸多棘手问题,是当今热点研究课题之一。本文针对
目前,桥梁、大坝、天然气管道、风力发电场等大型设施安全问题不断出现,急需发展能有效地对这些设施的结构安全进行监测的技术,其中,设施应变的实时监测是结构健康监测的目标
本文采用NAPA软件分别对等迎风面积和等迎风高度条件下,隔离段宽高比ARi为1.0、3.0、6.0和9.0的二元高超声速进气道在设计马赫数M6.0和非设计马赫数下的三维流场进行数值模拟
电能质量在人们的生活中扮演着非常重要的角色。它关系到电力系统及其电气设备的安全与效率,关系到节能降耗,关系到生产和生活以及国民经济的整体效益。谐波与间谐波作为表征电能质量问题的重要指标,随着近年来各种非线性电力电子器件在电力系统中的广泛使用,它对电网造成的危害日益严重,对电能质量的影响也日益突出。对谐波与间谐波的治理刻不容缓。高精度的检测分析是电网谐波与间谐波治理的前提条件。论文针对国际标准IEC
目前气象观测站探测环境测评工作仍采用人工的方法来完成,这种传统的测评方法往往需要耗费大量的人力物力,并且测评结果加入了很多人为的主观因素,导致测评结果不客观。针对
本文结合实验观测与仿真模拟,研究了马赫数2.1的超声速来流中液体横向高压射流和脉冲射流的喷注雾化特性。分析了脉冲频率、喷注压降、喷孔直径等因素对横向射流喷注以及液滴
利用反铁电材料电场诱导反铁电一铁电(AFE-FE)相变的快速开关特性和大场致应变效应,实现反铁电功能材料与MEMS技术的集成,给快速响应、大行程微执行器的设计开发带来新的思路。木文采用溶胶一凝胶(Sol-gel土艺技术,在Si/Si02/Ti/Pt < 111)衬底上控制生长厚度约为Sum的(Pb,La)(Zr,Ti)03 (PLZT)反铁电厚膜。建立硅基底和PLZT双层梁结构简化理论模型,以材料