吸气式电弧加热发动机直流放电等离子生成仿真分析

2021-04-22戴芳立

科技经济导刊 2021年9期

戴芳立，杨寒，徐勇，杨龙，赵宏

（北京航天试验技术研究所，北京 100074）

近年来随着科技的进步与发展，对电子放电技术的研究与应用逐步深入，一种基于该技术的航天姿控吸气式电弧加热发动机技术愈发成熟。与化学推进相比，吸气式电推进发动机质量和体积较小、比冲高、寿命长[1,2]。与静电式电弧加热发动机相比，推力/功率比高、运行电压较低[3]，在超低轨道卫星、火星超低轨道卫星维持[4]、货运飞船的资源补给应用前景广阔。唐志平等开展了大气吸气模式激光推进的实验研究[5]；北京理工大学提出了一种采用单介质阻挡放电（SDBD）作为等离子体源的吸气式电推进方案[6]；北京卫星环境工程研究所完成了以原子氧为工质，综合考虑碰撞、激发、电离等过程，通过13.56MHz射频加热，由磁喷口完成推力输出全流程的仿真模拟[7]；杨兆伦等根据不同轨道环境条件，讨论了吸气式电推进系统所需的可行条件[8]；本文利用COMSOL Multiphysics高级数值仿真软件，对一种以氮气为工质的吸气式电弧加热发动机直流放电等离子生成模型进行了仿真分析。