磁屏蔽霍尔推力器磁场设计及实验验证

磁屏蔽能够有效减缓等离子体对霍尔推力器放电室壁面的腐蚀,是延长推力器寿命的有效途径,可以将霍尔推力器的寿命提高至满足长寿命航天任务要求的水平,有巨大的发展潜力。对磁屏蔽技术原理进行了分析,以口径120 mm的霍尔推力器为对象进行了磁场设计和验证实验。提出了一种壁面磁力线向阳极弯曲程度最大且与壁面尽量不相交的磁场构形,是该实验样机壁面磁力线等势程度最高的构形,10 h点火后磁屏蔽构形壁面腐蚀状况与传统构形壁面相比,全部壁面被沉积的黑色物质覆盖,显著减少了离子对放电室壁面的腐蚀。验证了该磁屏蔽磁场构形的显著效果,并对该磁屏蔽霍尔推力器的性能进行了初步研究,阳极流量62 sccm、放电电压300 V下的最优效率为54.23%,对应的羽流状态为"长筒状"。     

卫星系统和部件的退磁方法

1 前言自从对 IMP 和 OGO 卫星系统和部件进行磁试验以来,退磁已经做为一种把试验物体恢复到近零的原始磁状态的方法。1962年和1963年间,在部件磁试验设备(CMTF)中使用了直流退磁。近此时候完成的退磁试验是用60Hz 交流磁场退磁,代替了直流退磁。在一般的情况下,用初始磁场强度等于材料的矫顽力的磁场强度为铁磁材料退磁,肯定会退掉由材料磁性饱和引起的剩磁。     

高精度地磁场模拟系统的设计与研究

根据地磁导航半实物仿真中磁场环境仿真需求,建立了高精度地磁场模拟系统,通过试验说明了系统中建立零磁空间的必要性并验证了磁屏蔽筒的屏蔽效果,同时对系统的准确性和实时性进行了试验研究。仿真结果表明,在考虑响应时间的前提下,系统能够准确实时地模拟飞行航迹上的地磁总场值,能够为地磁匹配导航半实物仿真提供真实可信的磁场仿真环境。     

四频陀螺磁屏蔽罩设计方法

四频差动陀螺采用恒定偏频方案,较好地解决了锁区的问题,与交变偏频的单陀螺相比有一定的优势。但是由于是采用圆偏振光,增益管过纵磁场的零漂大,因此地磁及杂散磁场对四频差动陀螺的影响是相当大的。又由于一般高导磁软磁材料对应力、温度很敏感,很难适应陀螺的应用环境。设计出的适用于工程环境的磁屏蔽罩满足了四频差动激光陀螺。     

某型号卫星磁环境兼容性分析与控制

某型号卫星的主探测器光电倍增管对卫星的磁环境非常敏感,因此卫星的磁兼容分析和磁设计非常重要。文章结合此卫星的特点对整星的磁场和磁矩等磁兼容性进行了分析计算;对载荷的磁屏蔽方案进行了分析和试验,并根据试验结果给出了磁屏蔽的优化方案;通过分析磁兼容性对姿轨控系统的影响,提出了卫星设计的约束条件,最后给出了磁兼容性分析的结论。     

磁力矩器用磁性材料力学性能研究

为确定用于磁力矩器的铁镍合金、铁钴合金和铁铝合金3种磁性材料的力学性能,对它们进行了力学拉伸试验,发现材料塑性不同会对试件断裂位置产生一定影响,主要表现为塑性材料在设计薄弱部位断裂,而脆性材料在夹持应力集中位置断裂。根据这一结果,对拉伸试验进行有限元模拟分析,计算结果表明导致断裂位置差异的原因主要是设计薄弱部位的长度以及试件夹持部位出现应力集中。依据有限元计算结果,对试件进行了改进设计并重新模拟计算,结果显示,改进后的3种合金材料试件在拉伸试验中其断裂部位均出现在设计薄弱部位。铁钴合金试件改进后的拉伸试验也充分验证了模拟计算的准确性。由此给出了3种材料合理的力学性能参数。     

稀土永磁直流力矩电动机磁结构的优化设计

稀土钻永磁体具有非常高的内禀矫顽力,稀土永磁组件一经磁化,就很难退磁。所以,它们是制造直流力矩电动机最合适的永磁材料。然而,为了充分利用昂贵的稀土永磁体,在直流力矩电动机的传统磁结构中,直接用稀土永磁体取代铝镍钴磁钢是不适宜的。为了得到合理的气隙磁通分布,本文提出一种优化直流力矩电动机的稀土永磁结构的机辅设计方法。在机辅设计时,用有限元法来预测磁场图形。最后,磁场计算结果与电动机的试验数据作了比较。     

某型号卫星磁性分析与控制

某型号卫星的有效载荷之一高能望远镜对磁场敏感,因此在设计阶段即需分析卫星在轨时载荷所处的磁场环境,并尽可能提高载荷的抗磁场干扰能力。文章根据卫星的构型,对整星的磁场分布进行了计算;对载荷的抗磁场干扰能力进行了测试;对载荷的磁屏蔽方案进行了仿真与测试;分析了抗磁场干扰设计对整星磁性控制的影响,证明卫星可以满足总磁矩不大于5.0 A?m2的姿态控制要求。     

某型号卫星磁性分析与控制

某型号卫星的载荷高能望远镜对磁场敏感,因此在设计阶段即需分析卫星在轨时载荷所处的磁场环境,并尽可能提高载荷的抗磁场干扰能力.文章根据卫星的构型,对整星磁场分布进行了计算;对载荷的抗磁场干扰能力进行了测试;对载荷的磁屏蔽方案进行了分析与评定;最后给出分析与控制结论.     

卫星整星充、退磁机理研究

文章从理论上阐述了卫星整星充、退磁的机理,对其中地磁场环境中退磁与零磁场环境中退磁的差别,地磁场环境中退磁的时效性,退磁频率、波形、幅值以及周期与退磁效果的关系,磁波形与退磁效果的关系,不同材料、不同尺度的情况下退磁的效果,充磁试验与地磁场环境中材料的充磁的差别以及卫星整星充、退磁试验中退磁场的选取等问题进行了详细的理论分析,对于卫星整星充、退磁试验技术有指导作用.     

近地空间磁场梯度分布特性及磁力效应研究

以国际地磁参考场模型IGRF11为基础,推导出地球磁场梯度分布公式,并对近地空间磁场分布特点进行了分析。由基本磁力学可知,带强磁体的航天器在地磁环境中不仅受到磁力矩作用,还将受到与地磁梯度相关的磁力的影响。根据地磁环境下的磁体受力机理,文章讨论了以弱磁力改变轨道倾角的方法,并通过数值仿真验证了其有效性。     

某型号卫星内部磁场分析计算

文章对某型号卫星的磁力矩器在星体内部产生的磁场进行了逐点计算,并提供了大量卫星内部磁场分布图。计算结果表明,卫星内部一些关键磁敏感部件,例如铷钟、行波管等处磁场值较大,尤其是铷钟位置影响更大一些。文中对计算结果进行分析,并给出建议。     

原子氧对航天材料的影响与防护

采用质子加速器对Fe-Ni软磁合金进行8 MeV质子辐照,研究其磁性能及组织结构与缺陷变化情况。研究结果表明,随质子辐照吸收剂量的增加,Fe-Ni合金的矫顽力增大,磁导率下降,饱和磁感应强度未受影响。X射线衍射（XRD）结果表明辐照未引起相结构的变化,但使晶格发生了畸变。正电子湮没分析表明,辐照导致了空位等材料缺陷。     

重复热处理对1J116材料磁性能及机械性能的影响

为研究Fe-Cr耐蚀软磁合金1J116经重复热处理后其磁性能和机械性能的变化,从数理统计、磁性能理论和微观组织分析等方面进行了比较研究和试验。结果表明重复热处理可显著提高材料的磁性能,不会引起材料机械性能的恶化,且使合金的塑性水平有一定程度的提高。     

一种组合磁钢叠加磁场洛伦兹力磁轴承设计方法

针对现有洛伦兹力磁轴承功耗较高、工作气隙磁场非均匀性问题，提出一种基于组合磁钢叠加磁场的新型洛伦兹力磁轴承设计方法。首先建立了传统洛伦兹力磁轴承电磁力矩模型，揭示了洛伦兹力磁轴承功耗和控制精度与其磁场性能之间的对应关系。在此基础上，引入了磁场强度均值和磁场均匀度的概念，并以此为依据设计出一种轴向整环充磁磁钢与径向分块充磁磁钢组合工作的新型方案。其中轴向充磁磁钢产生主磁场，保证工作气隙周向均匀性，辅助以径向充磁磁钢，使磁场主要聚集在工作气隙处。相比现有洛伦兹力磁轴承，在相同尺寸约束条件下，新型洛伦兹力磁轴承径向磁场均匀度提升了8.7%，磁场强度提升了51.8%，周向磁场连续性显著提高。仿真结果表明,新型洛伦兹力磁轴承可以有效降低功耗、提升控制精度，研究成果可为研制超高精度磁悬浮惯性机构提供一条新的技术途径。     

地球内辐射带核心区环境特征分析及质子屏蔽的蒙特卡罗模拟

辐射带粒子是近地空间卫星总剂量辐射的主要来源。文章分析了内辐射带不同高度轨道的辐射环境特性;并利用Geant4程序,针对内辐射带质子环境进行不同材料的屏蔽效能计算。结果表明:虽然传统的低?高?低原子序数材料三明治屏蔽结构对电子具有较高的屏蔽效能,却并不适用于以质子环境为主的轨道;对于工作在3000 km圆轨道、5年寿命的卫星,若要将总剂量降至30 krad(Si)以下,使用PE屏蔽材料可比Al屏蔽减重28%。     

磁场全张量测量计算方法与误差分析

矢量磁场和磁场全张量数据是多磁源反演的数据基础。针对矢量磁场和磁场全张量的测量问题,文章提出了矩阵式矢量磁场连续扫描方法。对利用矢量磁场计算磁场全张量所用的数据结构进行了研究,应用MATLAB软件对常用的十字形和六面体两种不同数据计算结构进行了仿真分析,结果表明,两种计算结构的误差相近且均不大于10%;并分析了基线距离对磁场全张量计算的影响,结果表明,磁场全张量计算误差随着基线距离的增加而增加。     

基于全张量磁场梯度的磁偶极子定位及误差分析

为了对磁偶极子进行高精度的磁性定位,文章从磁偶极子模型出发,推导出磁偶极子的空间坐标与其产生的磁场及磁场梯度之间的关系式;针对模型及关系式,设计了一种全张量磁场梯度传感器,能够一次测量出精确定位所需的9个磁场梯度值和3个磁场强度值;对比仿真结果和实验结果,发现二者具有较好的一致性,证明了该理论模型的有效性。对于磁偶极子,用半径为0.05 m的梯度传感器对磁矩为2 A·m~2的磁偶极子进行定位测量,在0.5~1 m距离内定位误差不大于10%。文章还对定位测量误差的原因进行了分析,包括梯度测量基线距离及传感器半径对定位误差的影响。