40J脉冲等离子体推力器(PPT)性能研究

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由现代微、小卫星构成的不同应用目标的星座,将是未来卫星技术和应用的重要方向。在通常由数颗乃至数十颗小卫星组成的不同功能的星座中,要求对各个卫星间的轨道相位进行比较精确的控制,对微、小卫星在轨推进技术提出了很高的要求。同时由于微、小卫星对推进系统的体积、重量有较大的限制,因此要求应用于微、小卫星的推进技术具有:体积小、重量轻、功耗低、比冲高、成本低、易于控制且对环境污染小等特点。脉冲等离子体推力器(PPT)具有结构简单可靠,比冲高,推力在较大范围可控的特点,适合用于微、小卫星轨道控制和小卫星高精度姿态控制,其研究和应用得到了重视。本文在中科院空间中心的原有脉冲等离子体推力器研究的基础上,进行了新的研究。研究内容包括推力器本体结构、储能电容器、充电电源、点火回路、放电回路放电参数测试以及推力器的推力和比冲的测试。通过大量的研究工作,制造了脉冲等离子体推力器样机,设计并建立了地面真空环境下对于样机的放电参数(电压、电流变化)以及推力、比冲的测量环境,并对所研制的样机进行了电参数和比冲及推力的测量。所研制的脉冲等离子体推力器样机质量为4.2kg,在放电能量为40 J时,推力为0.605mN,比冲为1188s,达到国际同期空间试验样机的水平。
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