离子液体静电喷雾推力器研究进展及关键技术
2021-02-24杨云天李小康郭大伟车碧轩程谋森
宇航学报 2021年12期
杨云天,李小康,郭大伟,车碧轩,程谋森
(国防科技大学空天科学学院,长沙 410073)
0 引 言
近年来微纳卫星成为航天器设计和应用研究的热点,但是受微纳卫星平台体积、质量和电源功率等限制,只有极小部分微纳卫星具有推进系统[1],这极大限制了其任务范围。冷气和化学推进比冲低,有效载荷比小,无法满足微纳卫星长寿命、精确控制任务需求;电推进系统由于可实现比冷气推进和化学推进更高的比冲,且能够产生微小精确冲量,有效提高载荷比,被认为更适合应用于微纳卫星。
目前技术成熟的电推力器是以气态氙或氪为推进剂的离子推力器(Ion Thruster)和霍尔推力器(Hall Effect Thruster)。但将这两种推力器微型化以匹配微纳卫星的尺寸和功率时,会显著降低推力器的性能及寿命。其它如以脉冲等离子体推力器为代表的烧蚀固体型电推力器,存在着功推比高、束流污染和电磁兼容性等局限问题,因此需要专门开发符合微纳卫星技术特点的新型微电推进技术。
离子液体静电喷雾推力器(Ionic liquid elect-rospray thruster, ILET)是一种新型静电式电推力器,具有高比冲、低功推比、束流自中和以及工作电压低(~1 kV)等优点,在结构上易于小型化和模块化,其产生的亚毫牛级推力适合用于微纳卫星的精确姿态和轨道控制,在微纳卫星可应用的推进系统方案中具有明显优势。
本文在前人阶段性总结的基础上通过梳理ILET工作过程数值分析、结构设计和性能测试及束流诊断三方面的研究进展和关键研究成果,分析并总结了ILET系统的关键技术和瓶颈,为我国以后研发ILET工作提供参考。……
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