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随着航天器对推进系统性能要求的不断提高,电推进以其独有的优势被越来越多地应用在卫星姿态控制、位置保持、空间飞行器深空探测、星际旅行等空间任务中。作为全世界各个国家和机构太空动力装置的研究热点,具有低发射成本、高有效载荷率等特点的电推进技术之一——霍尔推力器可以完全胜任各种远距离航天任务。现阶段中国、欧洲、俄罗斯及美国都明显加大其研究力度。由于技术条件的客观限制,目前各个机构对霍尔推力器的研究均基于地面模拟的太空环境,但人为模拟的真空环境与太空真实环境有明显差异,该差异会对推力器产生明显影响。为说明该问题,本文旨在研究真空环境对推力器参数的影响机理及依据地面测试进行参数修正的方法,作为推力器实际应用的有力依据,文章具体内容包括以下几个方面: 真空背压对霍尔推力器推力的影响机制。详细阐述了真空背压影响推力器推力的机理,提出模拟真空环境的影响实质是背景气体返流,并将返流量进行量化。通过推力器离子能量分布与光谱诊断的实验分析,对真空背压影响推力的机制划分为一次效应和二次效应,对背压影响一次效应和二次效应的变化进行了分析,为根据地面实验数据对在轨运行实际推力的修正提供依据。 真空背压对霍尔推力器放电电流的影响机制。将背压变化影响推力器放电电流的机理也划分为一次效应与二次效应,通过对推力器放电电流、离子电流,以及根据离子能量分布推算的返流离子电流,对背压影响放电电流一次效应与二次效应的程度进行了实验分析。通过对推力器通道内电子温度的测量以及磁安特性曲线的测量说明了背压影响推力器内电子传导的问题。 考虑背压的霍尔推力器性能指标的修正方法。霍尔推力器作为实际工程应用产物,其在轨实际运行时体现其运行情况的参数尤为重要,但在缺乏实际在轨实验条件及实验数据情况下,地面实验结果是衡量推力器性能指标的唯一依据,所以需要排除模拟真空环境对推力器参数的影响,消除参数天地不一致性,从而根据地面实验能更准确体现推力器在轨工作情况。本章依据前两章的实验及理论发现,提出考虑背压的推力器参数的修正方法,为实际工程应用提供有力依据。 真空背压对霍尔推力器振荡的影响。对不同真空背压对不改变工况的推力器的影响规律进行了实验研究,又对不同阳极流量下推力器振荡随真空背压变化的规律进行了实验研究,从微观角度对其影响放电电流的振荡进行了解释,然后又对不同真空系统下推力器的振荡进行了实验对比,验证了H2对推力器振荡的影响结果。