霍尔推力器自励磁回路参数优化实验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhuzubiao
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所谓自励模式霍尔推力器,就是把全部励磁线圈直接串联进入主放电回路,在节约励磁电源的同时,可以提高有效载荷和增加系统的可靠性,被用于实际航天工程中。自励模式下,励磁电流与放电电流相互耦合,其工作过程中磁场处于动态自稳的状态,性能相对难以优化。本文主要通过改变自励模式的放电回路的电气结构,利用实验的方法研究励磁电流中不同成分对自励模式的影响机制,最终实现自励模式的性能调节。  首先,开展了对励磁线圈增加放电回路中电感值的评估,同时对自励模式连接方式的合理性进行了讨论分析,确立了自励模式连接方法,在此基础上进行FU参数优化的实验研究,同时发现自励模式放电电流主要集中在5kHz至7kHz范围。  其次,开展了励磁电流中不同成分对推力器的影响的相关研究,表明提高励磁电流中的直流分量可以有效的提高了推力器的性能;同时发现,励磁线圈并联电容存在最优值,C=1.1μF时,推力器的放电电流最小,推力器的性能达到最优工况,此时推力为57.38mN,比冲为1996.35s,效率为59.34%。  再次,开展了交变分量对自励模式影响的研究,对自励模式电离、加速的过程进行了等离子体参数测量。发现随着电容的增加会引起其离子能量分布的集中化,推力器出口截面的离子电流和电离率会在某一电容值下达到较大值,同时也表明,并联电容可以在一定范围内改变电离区的位置。  最后,开展了自励模式和半自励模式的变工况实验进行研究,结果表明自励模式在放电电压410V,阳极质量流量3.91mg/s工况时,自励模式的效率达到最大值62.13%;对于半自励磁模式存在最佳附加励磁电流,使得推力器的性能最佳,但最佳附加励磁电流与放电电压无关,仅随着阳极质量流量的增加而变大。
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